多光束数字扫描以及图像获取的制作方法

1.本发明关于一种多光束带电粒子束扫描检验系统，其包含一具有高灵活性和高通量的多光束扫描和图像获取系统、以及一相关方法和一计算机程序产品。该多光束带电粒子束检验系统包含一改良的扫描仪架构和偏转扫描仪操作控制器、以及一用于同步图像获取的改良的图像获取模组。


背景技术：

2.随着诸如半导体装置之类越来越小并且更复杂的微结构不断发展，需要进一步开发和优化平面制造技术，以及用于小尺寸微结构的制造和检验的检验系统。半导体装置的开发和制造需要例如测试晶片的设计验证，而平面制造技术涉及用于可靠高通量制造的工艺优化。另外，最近需要对半导体晶片进行分析，以用于半导体装置的逆向工程和客制化、个别配置建构。因此，需要用于以高精度试验晶片上微结构的高通量检验工具。
3.用于制造半导体装置的典型硅晶片的直径最大为12英寸(300mm(毫米))。每个晶片分割成30至60个重复区域(“裸芯”)，最大面积约为800平方毫米。半导体包含通过平面集成技术在晶片表面上分层制造的多个半导体结构。由于所涉及的制程，使得半导体晶片通常具有平坦表面。集成半导体结构的特征尺寸在数μm范围内向下到5nm的关键尺寸(critical dimension，cd)，并且在不久的将来甚至会逐渐减小特征尺寸，例如3nm(纳米)以下(例如2nm)的特征尺寸或关键尺寸(cd)，或者甚至低于1nm。利用前述小结构尺寸，必须在短时间内于很大区域中识别出关键尺寸的尺寸缺陷。对于数种应用，由检验装置提供对测量精度的规格要求甚至更高，例如两倍或一数量级。例如，半导体特征的宽度必须以低于1nm，例如0.3nm或甚至更小的精度来测量，并且半导体结构的相对位置必须以低于1nm，例如0.3nm或甚至更小的覆盖精度来确定。
4.因此，本发明目的为提供一种带电粒子系统和带电粒子系统的操作方法，其允许在开发或制造过程中以至少关键尺寸的分辨率对集成半导体特征件进行高通量检查，或用于半导体装置的逆向工程。本发明的另一目的是提供一种带电粒子系统和带电粒子系统的高通量操作方法，其允许以低于1nm、低于0.3nm或甚至0.1nm的精度对半导体特征进行高精度测量。
5.带电粒子显微镜cpm领域的最新发展是msem，一种多光束扫描电子显微镜。例如在us7244949和us20190355544中揭露了一种多光束带电粒子束显微镜。在诸如多光束电子显微镜或msem的多光束带电粒子显微镜中，样品由包含例如j＝4至高达j＝10000电子束(作为初级辐射)的电子小射束阵列所照射，由此每一电子束与其下一相邻电子束之间分隔距离为1
–
200微米。例如，msem具有配置成六边形阵列的约j＝100分隔电子束或小射束，其中电子小射束分开约10μm的距离。多个初级带电粒子小射束通过共用物镜聚焦在受研究样品的表面上，例如固定在晶片吸附盘(wafer chuck)上的半导体晶片，该吸附盘安装在可移动平台上。在用初级带电粒子小射束照射晶片表面期间，相互作用产物，例如二次电子，起源于由初级带电粒子小射束焦点形成的多个交点，而相互作用产物的数量和能量则取决于晶
片表面的材料成分和形貌。相互作用产物形成多个次级带电粒子小射束，其由共用物镜收集并通过多光束检验系统的投射成像系统引导到配置于检测器平面上的检测器上。该检测器包含多个检测区域，所述区域包含例如多个检测像素，该检测器检测多个次级带电粒子小射束中的每一个的强度分布，并且获得例如100μm
×
100μm的数字图像图块(patch)。
6.在通过msem进行图像获取期间，使用集体(collective)带电粒子偏转系统在样品(例如晶片表面)上扫描多个j初级小射束。在样品表面上的j扫描位置处，产生二次电子，从而形成多个j二次电子小射束。将j二次子射束成像在至少j检测器的阵列上，每一检测器接收与二次电子数量或个别二次电子小射束强度相对应的信号。由此，在图像扫描期间扫描多个j图像子场。对应于j图像子场的j数字图像区段拼接在一起，以形成一或多个数字图像图块。现有技术的msem系统的偏转扫描仪已为线性图像扫描仪，其具有配置用于多个j图像子场的强度值的线性数据串流的线性图像处理。事实证明，需要更灵活的图像扫描仪和更灵活的图像数据处理架构。
7.对于单束电子显微镜，已知不同的扫描策略。例如，在us 10720306 b2中，应用隔行扫描策略，这在阴极射线管(cathode ray tube，crt)电视系统中众所周知。正如crt系统，已知此隔行扫描策略可减轻样品的带电效应。单束显微镜的类似方法是在scanning vol.23,395
–
402(2001)中由j.t.l.thong,k.w.lee,w.k.wong等人提出的标题名称“在扫描电子显微镜中使用向量扫描减少充电效应(reduction of charging effects using vector scanning in the scanning electron microscope)”中描述。
8.然而，多光束带电粒子显微镜提出另外的挑战。首先，数据产生量高得多，并且并行针对多个小射束产生图像数据。其次，相较于几年前的要求，最近的要求需要精度更高的扫描控制和数据获取控制。第三，并行扫描和成像多个子场。随之而来的是其他要求和限制，例如，必须考虑多个j初级带电粒子小射束的距离或间距，以及扫描引起的失真或图像后处理的要求。
9.在单束扫描电子显微镜(scanning electron microscope，sem)中，扫描引起的失真的预补偿在本领域中是众所周知的并且是直观的。另外，单束扫描显微镜的扫描路径配置的选择几乎是不受限的。例如，单束光栅扫描仪几乎可以任意修改放大倍率或分辨率。然而，这在多光束带电粒子扫描显微镜中不同，其中多个j初级带电粒子小射束以给定间距用光栅配置排列。并行集体扫描多个j初级带电粒子小射束，并且并行收集来自多个j图像子场的多个j数字图像数据。例如，不能任意改变扫描操作的倍率或取向。
10.因此，本发明的一问题是提供一种具有多个j初级带电粒子小射束的多光束带电粒子扫描检验系统，用于以高成像精度、高速或高通量进行晶片检验。本发明的另一问题是提供一种多光束带电粒子检验系统，其在晶片检验期间具有改善的减轻带电效应。本发明的另一问题是提供一种多光束带电粒子检验系统，其减少对所获取图像子场的后置处理及用于从图像子场形成图像图块的需求。本发明的另一问题是提供一种具有多个j初级带电粒子小射束的多光束带电粒子扫描检验系统，该系统构造成以不同的扫描程序或扫描模式，对多个j图像子场进行集体扫描成像。


技术实现要素：

11.根据本发明，提供一种用于具有多个j初级带电粒子小射束的多光束带电粒子扫
描显微镜的改良的多光束扫描和图像获取单元。利用改良的多光束扫描和图像获取单元，能够以高精度并且同步、快速的图像获取来集体扫描多个初级带电粒子小射束。根据本发明的一方面，通过改良的多光束扫描和图像获取单元，以例如小于1nm的失真的高精度，能够实现不同的扫描程序或扫描模式。图像图块的多个图像子场的图像获取与所选的扫描程序或扫描模式同步。在一范例中，无需大量图像后处理即可启用图像获取。根据本发明的一方面，改良的多光束扫描和图像获取单元能够实现多个初级带电粒子小射束的不同扫描程序或扫描模式，以及图像图块的多个图像子场的同步快速图像获取。根据本发明的进一步方面，改良的多光束扫描和图像获取单元能够中断多个初级带电粒子小射束的扫描程序或扫描模式，以及图像图块的多个图像子场的图像获取。在第一扫描程序的中断期间，进行进一步任务或操作，包括根据第二扫描程序对多个初级带电粒子小射束进行集体扫描。
12.运用根据第一实施例的方法，提供一种改良的多光束扫描和图像获取单元的操作方法，其使多光束带电粒子扫描显微镜的扫描所引起的失真最小。运用第二实施例，提供一种改良的多光束扫描和图像获取单元的操作方法，其能够根据选定扫描程序或扫描模式来进行集体光栅扫描和图像获取。在第三实施例中，提供一种改良的多光束扫描和图像获取单元。运用本发明的实施例，改善成像性能，提供更高的灵活性，并且增加检验任务的通量。
13.在根据第二实施例的多光束扫描和图像获取方法中，在配置步骤中选择并提供扫描程序。在第一通用扫描处理步骤、第二特定扫描偏转控制步骤和第三图像数据获取步骤中，将多光束图像扫描和获取方法分开。
14.第一通用扫描处理步骤包含扫描命令接收步骤和扫描命令处理步骤中的至少一个。改良的多光束扫描和图像获取单元接收选定的扫描程序，并将其转换成单位子场坐标中的一系列单位扫描坐标，例如图像子场中具有整数精度的像素坐标。第一通用扫描处理步骤还包含顶点后处理步骤。根据选定扫描程序，在第一通用扫描处理步骤中产生一系列预补偿数字扫描命令，并将其提供给第二特定扫描偏转控制步骤。每一扫描偏转控制步骤包含特定转换步骤、顶点后处理步骤、数字模拟转换步骤和放大步骤中的至少一个。第三图像数据获取步骤包括ad转换步骤、数字图像数据选择步骤和数字图像数据定址和写入步骤。在数字图像数据定址和写入步骤中，将多个图像数据写入与对应于多个图像子场的多个图像数据的多个像素坐标相对应的并行存取临时储存存储器中。在进一步并行读取和图像处理步骤中，从并行存取存储器中读取多个图像数据，并对该图像数据进行后置处理。
15.在第一通用扫描处理步骤和第二扫描偏转控制步骤中的模组分离具有如下优点：每个特定扫描偏转控制步骤可针对不同的特定第一集体多光束光栅扫描系统或第二集体多光束光栅扫描系统进行调整或校准，而无需适配或更改通用扫描处理步骤。因此，可根据例如使用八极扫描仪或四极扫描仪序列、双极扫描仪序列或其他集体多光束光栅扫描系统，根据例如特定第一集体多光束光栅扫描系统的需要，修改特定扫描偏转控制步骤。通过在第一通用扫描处理步骤和第二扫描偏转控制步骤中的模组分离，将多光束带电粒子系统的系统像差与实际集体扫描系统的特定像差或非线性效应分开。多光束带电粒子系统的系统像差在第一通用扫描处理步骤中进行预补偿。实际的集体扫描系统(例如第一集体多光束光栅扫描仪或第二集体多光束光栅扫描仪，分别在放大步骤期间包括电压放大的非线性)的特定像差或非线性效应会在特定的第二扫描偏转控制步骤中进行预补偿。在一范例中，多光束扫描和图像获取方法包含至少用于第一集体多光束光栅扫描仪的操作控制的第
一扫描偏转控制步骤以及用于第二集体多光束扫描仪的操作控制的第二扫描偏转控制步骤。该多光束扫描和图像获取方法可包含进一步扫描偏转控制步骤。
16.在第一通用扫描处理步骤和第三图像数据获取步骤中的模组分离优点在于，不同且复杂的扫描程序可被选择和配置用于多个j子场的图像获取，与多个j带电粒子小射束的集体扫描操作同步。例如，随着单元扫描命令的产生和提供给图像数据获取步骤，来自图像传感器的j起伏电压串流被转换、选择、分类并在多个j地址处写入并行存取存储器，并且每个根据单位扫描坐标。对于不同的扫描程序，产生与多个j图像子场相对应的多个j图像数据的多个j存储器地址指标序列，并且在多个j存储器地址指标序列处将多个j图像数据写入一并行存取存储器中。运用此方法，可启用不同的扫描程序，包括具有任意或随机扫描模式、分离的扫描路径的扫描程序，或具有级联增加分辨率的扫描模式。
17.在本发明的另一方面，可中断已选定第一扫描程序，并且可在第一扫描程序的中断期间选择第二扫描程序或扫描模式。例如，在第一扫描程序中断期间，根据第二扫描模式执行多个j图像子场中多个j图像区段的校准测量或重复测量，并且监控诸如多光束带电粒子显微镜漂移之类的实际性能特性。将与第二扫描程序或扫描模式相对应的数字图像数据写入不同存储器地址，当成第一扫描程序的数字图像数据。
18.多光束扫描和图像获取方法利用共用时钟信号来同步操作，以及对在多光束扫描和图像获取方法期间产生的数据串流或序列进行计时和串流传输。共用时钟信号例如在通用扫描处理步骤中产生，并提供给第二扫描偏转控制步骤和第三图像数据获取步骤。并行读取和图像处理步骤可以不同或相同的时钟频率进行操作。多光束带电粒子扫描显微镜的通用控制单元可在不同或相同的时钟频率下运行。在多光束扫描和图像获取方法中，例如da转换步骤和ad转换步骤同步，以提供光栅扫描偏转与图像像素数据收集的同步。在ad转换步骤之后数据处理中的延迟以及在da转换步骤之后放大步骤和集体偏转步骤的延迟可被校准，并且例如在数字图像数据选择步骤中列入考虑。因此，将与局部子场p，q坐标中实际扫描位置相对应的多个数字图像像素数据写入多个存储器地址，并且在多个存储器地址中的每一个处写入与单位扫描命令相对应的地址，其对应于子场坐标(p,q)中的实际扫描位置。
19.运用根据第一实施例的方法，与扫描所引起失真的起源无关，将扫描引起的失真总体上最小化。根据第一实施例，提供一种校准多光束带电粒子扫描电子显微镜的方法，由此减小最大扫描引起的失真，该方法包括通过集体多光束光栅扫描仪以第一驱动信号v1(p,q)在校正样品表面上光栅扫描多个j初级带电粒子小射束来执行校准测量的第一步骤。在从校准测量中导出多个扫描所引起失真图案的第二步骤中，针对多个初级带电粒子小射束每一者导出扫描所引起失真图案。在第三步骤中，例如通过统计方法分析多个扫描所引起子场失真图案，并且导出校正信号c(p,q)。在一范例中，分析的第三步骤包括通过统计方法导出多个扫描所引起失真图案的参考失真图案，该统计方法包含平均值的计算、加权平均值或中间值的计算。校正信号c(p,q)从该参考失真图案导出。在该方法的第四步骤中，用校正信号c(p,q)修改第一驱动信号v1(p,q)，并且导出用于驱动第一集体多光束光栅扫描仪的已修改驱动信号v2(p,q)。通过将已修改驱动信号v2(p,q)施加到第一集体多光束光栅扫描仪，针对多个扫描所引起失真图案的每一者预补偿参考失真图案，并且最大程度减小最大扫描所引起的失真。在一范例中，重复第一至第四步骤，直到最大扫描所引起失真最小
化到预定阈值以下。
20.根据第一实施例，一种多光束带电粒子扫描电子显微镜1的校准方法包含：
[0021]-第一步骤，通过用集体多光束光栅扫描仪110在校准样品的表面25上，以第一驱动信号v1(p,q)对多个初级带电粒子小射束3进行光栅扫描，来执行校准测量，
[0022]-第二步骤，从校准测量中导出多个扫描所引起子场失真图案，包括针对多个初级带电粒子小射束3的每一者导出扫描所引起失真图案，
[0023]-第三步骤，分析多个扫描所引起子场失真图案，并且导出一校正信号c(p,q)，
[0024]-第四步骤，用该校正信号c(p,q)修改该第一驱动信号v1(p,q)，并且导出用于驱动该集体多光束光栅扫描仪110的已修改驱动信号v2(p,q)，
[0025]-由此减少最大的扫描引起的失真。
[0026]
在一范例中，分析的第三步骤包含以下进一步步骤：
[0027]-通过统计方法导出多个扫描所引起失真图案的参考失真图案，该统计方法包含平均值、加权平均值、或中间值的计算；以及
[0028]-从参考失真图案导出校正信号c(p,q)。
[0029]
在一范例中，重复第一至第四步骤，直到多个初级带电粒子小射束中的每一个的最大扫描所引起子场失真最小化到预定阈值以下。在一范例中，多个初级带电粒子小射束3的大多数最大扫描所引起子场失真降低到预定阈值以下，并且少数单独初级带电粒子小射束的最大扫描所引起子场失真超过预定阈值。标记超过预定阈值的少数单独初级带电粒子小射束，并且例如通过数字图像后置处理，补偿与已标记初级带电粒子小射束相对应的图像子场的扫描所引起子场失真。在一范例中，校正信号c(p,q)储存在集体多光束光栅扫描仪的控制单元的存储器中，以根据选定扫描程序对扫描所引起失真进行预补偿。在扫描操作期间，控制单元根据选定扫描程序在多个初级带电粒子小射束的集体光栅扫描期间施加校正信号c(p,q)，并根据参考失真图案对平均扫描所引起失真进行预补偿。
[0030]
运用第一实施例的方法，产生校正函数c(p,q)，通过该校正函数，多个初级带电粒子小射束的扫描所引起子场失真最小化，例如减小两倍，或者例如实现为低于阈值的残留扫描所引起失真，例如低于1nm或低于0.5nm。在使用期间将校正函数c(p,q)应用于扫描电压信号。
[0031]
根据第二实施例，一种多光束扫描和图像获取方法用于控制在多个j图像子场上多个j初级带电粒子小射束的集体扫描，并提供利用多光束带电粒子显微镜获取与多个j图像子场相对应的多个j数字图像数据。该方法包含：
[0032]-配置步骤，用于提供多个扫描程序并用于选择一选定扫描程序；
[0033]-通用扫描处理步骤，在该步骤中，接收选定扫描程序，并从选定扫描程序中产生至少第一序列的预补偿数字扫描命令和选择控制信号；
[0034]-特定扫描偏转控制步骤，在该步骤中，从至少第一序列的预补偿数字扫描命令产生至少一第一放大序列的驱动电压，并且该步骤中，将至少一第一放大序列的驱动电压提供给一集体偏转步骤，该集体偏转步骤用于在一样品表面上的多个j图像子场上方使多个j初级带电粒子小射束集体偏转；
[0035]-图像数据获取步骤，在该步骤中，转换和选择在模拟数据收集步骤从一图像传感器单元收集的j起伏电压串流，以形成j数字图像数据值串流，该j数字图像数据值串流在多
个j存储器位置处被写入一共用存取存储器内，以形成与多个j图像子场相对应的多个j数字图像数据，使得通过由通用扫描处理步骤所产生并提供的选择控制信号来控制选择和写入。
[0036]
该方法还包含一并行读取和图像处理步骤，在该步骤中，从共用存取存储器中读取与多个j图像子场相对应的多个j数字图像数据，并执行图像处理。该图像处理可包含图像过滤、图像配准、阈值操作、物体检测、图像物体的尺寸测量、失真补偿、对比度强化、解卷积操作或图像关联之一。该图像处理可还包含拼接操作，以从多个j数字图像数据形成单一数字图像文件。
[0037]
在一范例中，在通用扫描处理步骤期间，于标准化子场坐标(u,v)中产生至少第一序列的单位扫描命令。通过应用包括旋转、比例尺变更或考虑接收自存储器的预定校正函数c(p,q)中的一个的操作，将第一序列的单位扫描命令转换成图像子场坐标(p,q)中的预补偿数字扫描命令的序列。
[0038]
在一范例中，在通用扫描处理步骤期间所产生的选择控制信号包含至少第一序列的单位扫描命令，而且在图像数据获取步骤期间，将j数字图像数据值串流写入共用存取存储器，在与多个j图像子场坐标和第一序列的单位扫描命令相对应的多个j存储器位置处。
[0039]
在一范例中，在通用扫描处理步骤期间，将一同步控制命令与一扫描同步控制步骤交换。
[0040]
在一范例中，多个j初级带电粒子小射束构造成光栅配置，其在使用期间相对于台架或安装在台架上样品的坐标系统的方位旋转一旋转角度，并且其中在通用扫描处理步骤中，调整该单位扫描命令序列，以补偿光栅配置的旋转。
[0041]
该操作方法和多光束带电粒子束显微镜包含用于根据一选定扫描程序、通过多个带电粒子小射束进行同步扫描操作和图像获取的装置，其中可根据来自不同扫描程序、储存在多光束带电粒子扫描显微镜控制单元的存储器中的检验任务，来选择该选定扫描程序。
[0042]
根据一实施例，提供一种多光束带电粒子显微镜，其构造成执行第一或第二实施例的任何方法或方法步骤。
[0043]
根据第三实施例，一种改良的多光束扫描和图像获取单元包括一扫描控制单元，该单元连接到一图像获取单元。该扫描控制单元构造成在使用期间根据一选定扫描程序产生表示每一图像子场中扫描坐标的至少一数字信号串流，并将该数字信号串流转换成用于驱动一集体多光束光栅扫描仪的至少一驱动电压序列或串流。在使用期间，该集体多光束光栅扫描仪构造成根据驱动电压序列扫描偏转在多个j图像子场上方的多个j初级带电粒子小射束。一数字图像获取单元构造成从多个j图像子场中获取与多个j图像信号相对应的数字图像数据的多个j序列或串流。该数字图像获取单元连接到扫描控制单元，并且构造成使图像获取与选定扫描程序同步，并且根据一选定扫描程序的扫描坐标序列，将多个j数字图像数据串流写入多个j存储器位置中。该选定扫描程序可为数种不同扫描程序中的一个，并且由一系列扫描命令来描述，例如包括线和点坐标，或由功能说明来描述，例如包括重复的功能循环。可将不同的扫描程序储存在控制单元的存储器中，并通过多光束带电粒子扫描显微镜1选择用于特定检验任务。
[0044]
根据本发明的一实施例，多光束带电粒子显微镜1包含：
[0045]-至少一第一集体光栅扫描仪110，其用于在多个j图像子场31.11至31.mn上方集体扫描多个j初级带电粒子小射束3；以及
[0046]-检测系统200，其包含检测器207，该检测器用于检测多个j二次电子小射束9，每一小射束对应于j图像子场31.11至31.mn中的一个；以及
[0047]-成像控制模组820，该成像控制模组820包含：
[0048]-扫描控制单元930，其连接到第一集体光栅扫描仪110，并构造成在使用期间根据第一选定扫描程序762，使用第一集体光栅扫描仪110控制多个j初级带电粒子小射束3的光栅扫描操作，
[0049]-图像数据获取单元810，其连接到扫描控制单元930和检测器207，构造成在使用期间从检测器207获取并选择多个j图像数据，以与由该扫描控制单元930提供的时钟信号同步，并且构造成将根据第一选定扫描程序762，在存储器位置处将多个j图像数据写入并行存取存储器1816中。
[0050]
在一范例中，该扫描控制单元930包含一时钟信号产生器938，其构造成在使用期间将时钟信号提供给扫描控制单元930和图像获取单元810。扫描控制单元930可进一步连接到至少一进一步系统960，该进一步系统构造成与光栅扫描操作同步操作。一进一步系统960可为一集体偏转器350，其构造成在使用期间将多个j初级带电粒子集体偏转到一射束收集器(beam-dump)130中。
[0051]
多光束带电粒子显微镜1可还包含一配置在检测系统200中的第二集体光栅扫描仪222。该扫描控制单元930进一步连接到该第二集体光栅扫描仪222。
[0052]
第三实施例的成像控制模组820可包含一电压供应器925，该供应器构造成提供电压给扫描控制单元930和图像获取单元810，并构造成在使用期间将驱动电压提供给第一集体光栅扫描仪110或第二集体光栅扫描仪222。
[0053]
根据一实施例，多光束带电粒子扫描显微镜1的扫描控制单元930包含：
[0054]-扫描产生器模组932，其连接到该时钟单元938；以及
[0055]-第一放大器模组936.1，其连接到该第一集体光栅扫描仪110；以及
[0056]-第二放大器模组936.2，其连接到该第二集体光栅扫描仪222；
[0057]-该扫描产生器模组932构造成在使用期间产生并提供一系列预补偿数字扫描命令给该第一放大器模组936.1和该第二放大器模组936.2；以及
[0058]-该第一放大器模组936.1构造成在使用期间产生至少一第一放大序列的驱动电压给第一集体光栅扫描仪110的电极；
[0059]-该第二放大器模组936.2构造成在使用期间产生至少一第二放大序列的驱动电压给第二集体光栅扫描仪222的电极。
[0060]
扫描控制单元930可还包含至少一进一步放大器模组936.3，其连接到系统960.3，系统构造成在使用期间与该光栅扫描偏转同步操作。该扫描产生器模组932可进一步连接到图像获取模组810。
[0061]
根据一实施例，多光束带电粒子扫描显微镜1的图像数据获取单元810包含：
[0062]-adc模组1808，其包含连接到图像传感器207并构造成在使用期间将多个s起伏电压786转换成多个s数字传感器数据串流788的多个ad转换器；以及
[0063]-获取控制单元1812，其连接到adc模组1808和扫描控制单元930，并构造成在使用
期间从多个s数字传感器数据串流788，以及从在使用期间由扫描控制单元930根据选定扫描程序762所提供的一选择控制信号744，选择多个s数字图像数据值串流790；以及
[0064]-图像数据分类器1820，其连接到获取控制单元1812、扫描控制单元930以及并行存取存储器1816；
[0065]
其中该图像数据分类器1820构造成在使用期间根据选定扫描程序762，在与多个s初级带电粒子小射束3的扫描位置相对应的多个存储器地址处将多个s数字图像数据值串流790写入并行存取存储器1816中。在一范例中，成像控制模组820包含多个l图像数据获取单元810，其中s x l＝j，其中j为在使用多光束带电粒子显微镜1期间所产生和利用的多个初级小射束3的数量。在一范例中，成像控制模组820包含一图像数据获取单元810，其中s＝j，其中j为在使用多光束带电粒子显微镜1期间所产生和利用的多个初级小射束3的数量。在一范例中，图像数据获取单元810的数量l根据起伏电压786的数量s来选择，每一起伏电压对应于初级小射束3，其可由单一图像数据获取单元810处理。数量s可例如为s＝6、8、10、12或更多的起伏电压786。l可为l＝1、8、10、12、20或更大，例如l可为100。
[0066]
adc模组可连接到时钟单元，并且可构造成在使用期间从该时钟单元938接收时钟信号，并且使所述多个ad转换器的操作同步，以在使用期间将多个j起伏电压786转换成多个j数字传感器数据串流788。时钟单元938可连接到控制单元800，并且可构造成从该控制单元800接收控制信号，并且可构造成在使用期间改变时钟单元938的时钟频率。
[0067]
根据一实施例的多光束带电粒子显微镜1包含：
[0068]-多光束产生器300，用于产生多个初级带电粒子小射束，
[0069]-第一集体光栅扫描仪110和第二集体光栅扫描仪222；以及
[0070]-检测单元200，其包括检测器207；以及
[0071]-成像控制模组820，其包含扫描控制单元930和图像获取单元810，用于通过一选定扫描程序762对样品的检验部位进行扫描并成像；
[0072]-该扫描控制单元930包含：一通用扫描产生器模组932和至少一第一放大器模组936.1，用于将至少一序列高压提供给第一集体光栅扫描仪110的电极；以及一第二放大器模组936.2，用于将至少一序列高压提供给第二集体光栅扫描仪220的电极，
[0073]
其中该扫描控制单元930适于选择性包括第三或进一步放大器模组936.3或936.n，用于控制第三或进一步操作单元960.3或960.n，以在使用期间与选定扫描程序762同步操作。
[0074]
在一范例中，通用扫描产生器模组932包括一顶点后处理单元，其在使用期间构造成用于对多光束带电粒子显微镜1的系统扫描所引起像差进行预补偿。每个放大器模组包括一顶点后处理单元、一数字模拟转换器和一放大器，由此在每个放大器模组中，单独对每一操作单元960.i预补偿用于同步操作的放大器模组结合操作单元960.i的工作非线性。操作单元960.i可为第一集体多光束光栅扫描仪110或第二集体多光束光栅扫描仪222。
[0075]
在一范例中，该多光束带电粒子显微镜包括构造成产生六边形光栅配置的多个初级带电粒子小射束的多光束产生器，并且该成像控制模组构造成以多个图像子场(所述多个图像子场的每一者具有六边形形状)对样品(例如晶片)的检验部位进行扫描并成像。因此，一多光束带电粒子显微镜1包含：
[0076]-多光束产生器300，用于产生六边形光栅配置的多个j初级带电粒子小射束3，
[0077]-第一集体光栅扫描仪110和第二集体光栅扫描仪222；以及
[0078]-检测单元200，其包括检测器207；以及
[0079]-成像控制模组820，其包含扫描控制单元930和图像获取单元810，用于通过多个j图像子场31对样品的检验部位进行扫描并成像，所述j图像子场31的每一者具有六边形形状。
[0080]
在一范例中，多光束带电粒子显微镜包含：
[0081]-多光束产生器300，用于产生多个j初级带电粒子小射束3，
[0082]-第一集体光栅扫描仪110和第二集体光栅扫描仪222；以及
[0083]-检测单元200，其包括检测器207；以及
[0084]-物镜102；
[0085]-成像控制模组820，其包含扫描控制单元930和图像获取单元810，用于控制扫描多个j初级带电粒子小射束3，并用于通过配置在多个j图像子场31中的多个扫描线来控制样品表面的图像图块的获取，
[0086]
其中成像控制模组820构造成相对于样品方位改变多个扫描线的方位。在一范例中，成像控制模组820还构造成改变至少扫描线的长度或扫描线的数量，以改变用于覆盖图像图块的多个j图像子场31的大小。在一范例中，多光束带电粒子显微镜1还包含一控制单元800，其用于控制物镜102的工作条件，并且其中多个扫描线的方位根据由物镜102的工作条件变化所引起的多个j初级带电粒子小射束3的光栅配置的旋转而变化。工作条件的改变可例如是多光束带电粒子显微镜1的样品表面与参考表面之间的工作距离改变、多光束带电粒子显微镜1的聚焦平面改变，或者多光束带电粒子显微镜1的倍率改变。
[0087]
根据一实施例，该多光束扫描和图像获取方法包含：选择一选定扫描程序，并且根据该选定扫描程序，将多个j初级带电粒子小射束集体偏转到样品表面上的多个j图像子场上方。该方法还包含获取j起伏电压串流，并以时钟速率转换所述j起伏电压串流，以形成j数字图像数据值串流。该方法还包含：处理来自j数字图像数据值串流中每一者的至少两个数字图像数据值，以形成一和、一平均数字图像数据值或数字图像数据值的差；以及将包括该和、一平均数字图像数据值或数字图像数据值的差的j数字图像数据值串流在预定存储器位置处写入一共用存取存储器中。在该范例中，所述多个图像子场的每一者内的每一像素位置由具有延长停留时间的初级带电粒子小射束照明。该延长停留时间可对应于g乘以时钟速率的倒数，其中g为g＝2、3、4或更大的整数。在另一范例中，扫描程序包括一单独扫描图案，并且还包含该单独扫描内每一像素位置55的重复扫描照明。通过此方法，例如包括像素或线平均，可增加从物体表面区域收集的数字图像数据的信噪比(snr)，并且例如可实现物体表面区域总览图像与具有较高snr的选定区域图像相结合。
[0088]
利用本发明的实施例，实现更加灵活的图像扫描和获取方法，并且赋予更加灵活的图像扫描和数据处理架构。利用本发明的范例和实施例，提高了多光束带电粒子的成像精度和通量，例如，通过预补偿扫描非线性，使扫描引起的像差最小化。例如，通过利用六边形图像子场，相较于矩形图像子场，最大扫描偏转量得以减少，并且以相同通量或每次图像获取的时间，以较低的引起的像差和增强的成像性能对图像图块的大表面积进行扫描成像。例如，将每个图像子场分割为不同、选择性分离的扫描图案，并控制样品的带电。例如，减少对图像后置处理的需求，并且以更高精度、高通量产生图像数据。
附图说明
[0089]
进一步细节说明于实施例的范例内。进一步的实施例包含以下描述的范例和实施例的组合或变化。以下将参考附图揭露更多细节。由此显示：
[0090]
图1为根据一实施例的多光束带电粒子显微镜系统的示图。
[0091]
图2为包含偏转器和射束收集器(beam dump)的多光束带电粒子显微镜系统进一步细节的示图。
[0092]
图3为包含第一和第二图像图块的第一检验部位以及第二检验部位的坐标的示图。
[0093]
图4为在一选定初级带电粒子小射束的范例下第一集体多光束光栅扫描仪的操作示图。
[0094]
图5为多个初级带电粒子小射束的每一者(a)在预补偿之前和(b)在扫描所引起失真的预补偿之后的、最大扫描所引起失真的示图。
[0095]
图6为通过非线性驱动电压补偿第一集体多光束光栅扫描仪的非线性行为的示图。
[0096]
图7为多光束扫描和图像获取方法的示图。
[0097]
图8为成像控制模组和相关模组的架构示图。
[0098]
图9为扫描控制单元以及相关单元或模组的示图。
[0099]
图10为放大器模组的示图。
[0100]
图11为图像数据获取单元以及相关单元或模组的示图。
[0101]
图12(a)为根据第一扫描程序的示范初级小射束的扫描路径的示图，图12(b)为在成像控制模组和相关模块内交换的一些信号的示图。
[0102]
图13(a)为根据扫描程序的示范初级小射束的扫描路径的示图，图13(b)为在成像控制模组和相关模块内交换的一些信号的示图。
[0103]
图14为一进一步扫描程序的扫描路径的示图。
[0104]
图15为根据具有初级带电粒子小射束的六边形光栅配置的六边形图像子场的扫描程序示图。
[0105]
图16为使用调适的扫描程序对六边形光栅配置的旋转进行补偿的示图。
[0106]
图17为根据第一实施例的方法的示图。
[0107]
图18为根据多光束扫描和图像获取方法的存储器配置示图。
[0108]
图19为根据运用像素平均的多光束扫描和图像获取方法的存储器配置示图。
[0109]
图20为根据运用线平均的多光束扫描和图像获取方法的存储器配置示图。
[0110]
图21为根据运用暂时存储器的多光束扫描和图像获取方法的存储器配置示图。
具体实施方式
[0111]
在下述的本发明示范实施例中，在功能和结构上相似的部件尽可能用相似或相同的参考编号表示。
[0112]
图1的示意图表示根据本发明实施例的多光束带电粒子显微镜系统1的基本特征和功能。要注意的是，图中所使用的符号已经过选择来象征其各自功能。所示系统类型为多光束扫描电子显微镜(multi-beam scanning electron microscope，msem或multi-sem)，
该系统使用多个初级电子小射束3在物体7(例如具有顶表面25位于物镜102的物平面101中的晶片)的表面25上产生多个初级带电粒子束斑点5。为简单起见，仅显示五个初级带电粒子小射束3和五个初级带电粒子束斑点5。可使用电子或其他类型的初级带电粒子(例如离子，特别是氦离子)，以实现多小射束带电粒子显微镜系统1的特性和功能。显微镜系统1的更多细节提供于2020年8月5日申请的德国专利申请案102020209833.6中，其通过引用整个并入本文供参考。
[0113]
显微镜系统1包含一物体照射单元100和一检测单元200、以及一用于将次级带电粒子束路径11与初级带电粒子束路径13分离的分束器单元400。物体照射单元100包含用于产生多个初级带电粒子小射束3并且适于将多个初级带电粒子小射束3聚焦在物平面101中的带电粒子多光束产生器300，其中晶片7的表面25由样品台500定位。
[0114]
初级束产生器300在中间图像表面321内产生多个初级带电粒子小射束斑点311，该表面通常是球面弯曲表面，以补偿物体照射单元100的场曲。初级子射束产生器300包括初级带电粒子(例如电子)的源301。初级带电粒子源301发射一发散的初级带电粒子束309，其由至少一个准直透镜303准直以形成准直束。准直透镜303通常由一个或多个静电或磁性透镜构成，或者由静电和磁性透镜组合而成。准直的初级带电粒子束入射在初级多光束形成单元305上。多光束形成单元305基本上包括由初级带电粒子束309照射的第一多孔板306.1。第一多孔板306.1包括于光栅配置的多个孔，用于产生多个初级带电粒子小射束3，这些小射束通过准直的初级带电粒子束309透射过多个孔而产生。多小射束形成单元305包含至少进一步多孔板306.2，其相对于电子束309中电子的运动方向位于第一多孔板306.1的下游。例如，第二多孔板306.2具有微透镜阵列的功能，并且优选设定为限定电位，使得调节中间图像表面321内的多个初级小射束3的聚焦位置。第三主动多孔板配置(未显示)包含用于多个孔的每一者的单独静电元件，以分别影响多个小射束的每一者。主动多孔板配置由具有静电元件的一个或多个多孔板构成，例如用于微透镜的圆形电极，多极电极或多极电极序列，以形成静态偏转器阵列、微透镜阵列或消像散器阵列。多小射束形成单元305由相邻的第一静电场透镜307构成，并且与第二场透镜308和第一或第二多孔板一起，将多个初级带电粒子小射束3聚焦在中间图像表面321内或附近。在多小射束形成单元305的下游，可配置扫描失真补偿器阵列601。
[0115]
在中间像平面321内或附近，静态光束转向多孔板390配置具有静电元件(例如，偏转器)的多个孔，以分别操纵多个带电粒子小射束3的每一者。光束转向多孔板390的孔构造成具有更大直径，以允许多个初级带电粒子小射束3通过，即使在初级带电粒子小射束3的焦点偏离其设计位置的情况下也是如此。在中间像平面321附近，可配置用于补偿扫描所引起远心误差的扫描补偿器阵列602。初级带电粒子源301和主动多孔板配置306.1...306.2、扫描失真补偿器阵列601、光束转向多孔板390和用于补偿扫描所引起远心误差的扫描补偿器阵列602由初级小射束控制模组830控制，其连接到控制单元800。
[0116]
穿过中间像平面321的初级带电粒子小射束3的多个焦点由场透镜组103和物镜102成像在像平面101中，在像平面中定位有晶片7的表面25。物体照射系统100还包含在第一光束交叉点108附近的一集体多光束光栅扫描仪110，如此多个带电粒子小射束3可通过该扫描仪往与光束传播方向垂直的方向偏转。集体多光束光栅扫描仪110设置用于扫描以不同的传播角β通过集体多光束光栅扫描仪110的多个初级带电粒子小射束3的偏转。物镜
102和集体多光束光栅扫描仪110居中位于与晶片表面25垂直的多小射束带电粒子显微镜系统1的光轴105上。在晶片表面101上同步扫描形成多个光栅配置的束斑点5的多个初级带电粒子小射束3。在一范例中，多个初级带电粒子射束3的焦点5的光栅配置为大约一百个或更多个初级带电粒子小射束3的六边形光栅。初级束斑点5具有约6μm至15μm的距离，并且直径小于5nm，例如3nm、2nm或甚至更小。在一范例中，束斑点尺寸约为1.5nm，并且两相邻束斑点之间的距离为8μm。在多个初级束斑点5的每一者的每一扫描位置处，分别产生多个二次电子，以与初级束斑点5相同的光栅配置形成多个二次电子小射束9。在每个束斑点5处产生的次级带电粒子小射束9的强度取决于撞击的初级带电粒子小射束3的强度、照亮对应的点5、束斑点5下物体7的材料组成和形貌，以及样品在束斑点5处的带电情况。次级带电粒子小射束9在样品带电单元503所产生的静电场作用下加速，并由物镜102收集，由分束器400导向检测单元200。检测单元200将二次电子小射束9成像到图像传感器207上，以在那里形成多个次级带电粒子像斑15。检测器或图像传感器207包括多个检测器像素或个别检测器。对于多个次级带电粒子束斑点15的每一者，分别检测强度，并且以高通量对晶片的大图像图块以高分辨率检测晶片表面25的材料成分。例如，对于具有8μm间距的10
×
10小射束光栅，利用集体多光束光栅扫描仪110的一次图像扫描，以图像分辨率为例如2nm或以下，产生大约88μm
×
88μm的图像图块。以一半的束斑点尺寸对图像图块进行采样，因此对于每个小射束，每个图像行的像素数为8000像素，使得由100个小射束产生的图像图块包括64千兆像素。控制单元800收集数字图像数据。在德国专利申请案102019000470.1和美国专利us 9.536.702中描述使用例如并行处理的数字图像数据收集和处理的细节，这些申请在此通过引用并入本文中。
[0117]
多个二次电子小射束9通过第一集体多光束光栅扫描仪110，并由第一集体多光束光栅扫描仪110偏转扫描并由分束器单元400引导，以跟随检测单元200的次级粒子束路径11。多个二次电子小射束9与初级带电粒子小射束3在相反方向上行进，并且分束器单元400构造成通常通过磁场或磁场和静电场的组合，将次级粒子束路径11与初级粒子束路径13分开。选择性地，额外磁校正元件420存在于初级粒子束路径和次级粒子束路径中。投射系统205还包含至少一第二集体光栅扫描仪222，其连接到扫描和成像控制单元820。控制单元800和成像控制单元820构造成补偿多个二次电子小射束9的多个焦点15的位置的残余差，使得多个电子焦点15的位置在图像传感器207上保持恒定。
[0118]
检测单元200的投射系统205包含进一步静电或磁性透镜208、209、210和多个二次电子小射束9的第二交叉点212，孔214位于第二交叉点。在一范例中，孔214还包含检测器(未显示)，其连接到成像控制单元820。成像控制单元820进一步连接到至少一个静电透镜206和第三偏转单元218。投射系统205还包含至少一第一多孔校正器220，其具有用于分别影响多个二次电子小射束9的每一者的孔和电极、以及一选择性进一步主动元件216，其连接到控制单元800或成像控制单元820。
[0119]
图像传感器207由感测区域的阵列构成，其采用与由投射透镜205聚焦到图像传感器207上的二次电子小射束9的光栅配置兼容的图案。这使得能够独立于入射在图像传感器207上的其他二次电子小射束，检测每个单独的二次电子小射束。图1所示的图像传感器207可为电子敏感的检测器阵列，例如cmos或ccd传感器。此电子敏感检测器阵列可包含电子到光子转换单元，例如闪烁器元件或闪烁器元件的阵列。在另一实施例中，图像传感器207可
构造成配置在多个二次电子粒子像斑15的焦平面中的电子到光子转换单元或闪烁器板。在此实施例中，图像传感器207可还包含中继光学系统，该系统用于在诸如多个光电倍增管或雪崩光电二极管(未显示)之类专用光子检测元件上的次级带电粒子像斑15处，将由电子至光子转换单元产生的光子成像并引导。在us 9,536,702中公开这样的图像传感器，其在上面被引用并通过引用并入。在一范例中，中继光学系统还包含用于将光分离并引导至第一慢光检测器和第二快速光检测器的分束器。第二快速光检测器例如由像是雪崩光电二极管的光电二极管阵列构成，雪崩光电二极管的速度足够快，以根据多个初级带电粒子小射束3的扫描速度来解析多个二次电子小射束9的图像信号。第一慢光检测器较佳为cmos或ccd传感器，其提供高分辨率传感器数据信号，以监视焦点15或多个二次电子小射束9并控制多光束带电粒子显微镜的操作。
[0120]
在通过扫描多个初级带电粒子小射束3来获取图像图块期间，优选不移动平台500，并且在获取图像图块之后，将平台500移动至下一要获取的图像图块处。在替代具体实施方式中，平台500在第二方向上连续移动，同时通过利用一集体多光束光栅扫描仪110在第一方向上扫描多个初级带电粒子小射束3来获取图像。平台移动和平台位置由业界已知的传感器监测和控制，例如激光干涉仪、光栅干涉仪、共聚焦微透镜阵列或类似仪器。
[0121]
根据本发明的实施例，建立多个电信号并将其转换成数字图像数据，并由控制单元800进行处理。在图像扫描期间，控制单元800构造成触发图像传感器207，以预定时间间隔检测来自多个二次电子小射束9的多个及时解析强度信号，并且图像图块的数字图像累积并从多个初级带电粒子小射束3的所有扫描位置拼接在一起。以下将描述更多细节。
[0122]
图2例示物体照射单元100的进一步方面。除了图1描述的元件之外，物体照射单元100包含一组偏转器，该偏转器包含至少一第一偏转器350和一第二偏转器351，用于使多个初级小射束3从沿着初级光束路径3a的第一光束路径偏转到沿初级光束路径3b的第二光束路径，并且包含在交叉平面109中配置的射束收集器射束收集器130。射束收集器130相对于中心z轴105偏离轴线设置，并构造成吸收多个初级带电粒子小射束3。至少第一偏转器350连接到成像控制单元820。在至少第一偏转器350处于关闭状态的情况下，多个初级小射束3跟随光束路径3a通过射束收集器130，并由物镜102聚焦到样品表面上。在至少第一偏转器350处于开启状态的情况下，将多个初级小射束3选择性偏转并引导到射束收集器130中，该射束收集器在光束交叉平面109中的光束交叉点108附近并且偏离z轴一段距离d。
[0123]
图3对于通过获取图像图块来检验晶片的方法有更详细说明。晶片连同其晶片表面25放置在多个初级带电粒子小射束3的聚焦平面中，具有第一图像图块17.1的中心21.1。图像图块17.1...k的预定位置对应于晶片上用于半导体特征检验的检验部位。从标准文件格式的检验文件中，载入第一检验部位33和第二检验部位35的预定位置。预定的第一检验部位33分成多个图像图块，例如第一图像图块17.1和第二图像图块17.2，并且第一图像图块17.1的第一中心位置21.1在多光束带电粒子显微镜1的光学轴105下方对准，用于该检验任务的第一图像获取步骤。选择第一图像图块21.1的第一中心当成用于获取第一图像图块17.1的第一局部晶片坐标系统的原点。对准晶片7以配准(register)晶片表面25并产生晶片坐标的局部坐标系统的方法在本领域中是众所周知的。
[0124]
多个初级小射束3以规则的光栅配置分布在每一图像图块17.1...k中，并且通过光栅扫描机构进行扫描，以产生图像图块的数字图像。在此范例中，多个初级带电粒子小射
束3以矩形光栅配置布置，在具有n个束斑点的第一行中具有n个初级束斑点5.11、5.12至5.1n，而第m行具有束斑点5.11至束斑点5.mn。为了简单起见，仅示出了m＝五乘n＝五束斑点，但是束斑点数量j＝m乘n可更大，例如j＝61个小射束，或者大约j＝100个小射束或更多，并且多个束斑点5.11至5.mn可具有不同光栅配置，例如六边形或圆形光栅。
[0125]
每个初级带电粒子小射束扫描通过晶片表面25，如具有束斑点5.11和5.mn以及扫描路径27.11和扫描路径27.mn的初级带电粒子小射束的范例所示。例如，沿着扫描路径27.11...27.mn来回移动来执行多个初级带电粒子的每一者的扫描，并且集体多光束扫描偏转器系统110使每个初级带电粒子小射束的每个焦点5.11...5.mn从图像子场线的起始位置开始往x方向共同移动，该图像子场线在该范例中为例如图像子场31.mn的最左侧图像点。然后，通过将初级带电粒子小射束3集中扫描到正确位置，以集中扫描每个焦点5.11...5.mn，然后集体多光束光栅扫描仪110将多个带电粒子小射束3的每一者并行移动至每一相应子场31.11...31.mn中下一线的线起始位置。返回到下一条扫描线的线起始位置的移动称为返驰(fly-back)。在一范例中，在返驰期间，多个初级小射束3由第一偏转器350选择性偏转并引导至射束收集器130。可理解，在此范例中，初级带电粒子小射束3没有到达样品表面25。
[0126]
多个初级带电粒子小射束3在并行扫描路径27.11至27.mn中跟随，由此并行获得各个子场31.11至31.mn的多个扫描图像。对于图像获取，如前述，在焦点5.11至5.mn处发射多个二次电子，并且产生多个二次电子小射束9。多个二次电子小射束9由物镜102收集，通过第一集体多光束光栅扫描仪110，并被引导至检测单元200，并由图像传感器207检测。多个二次电子小射束9的每一者的顺序数据串流与多个2d数据集内扫描路径27.11
…
27.mn同步变换，从而形成每一图像子场31.11至31.mn的数字图像数据。最后，通过图像拼接单元将多个图像子场31.11至31.mn的多个数字图像拼接在一起，以形成第一图像图块17.1的数字图像。每个图像子场31.11至31.mn构造成与相邻图像子场具有小的重叠区域，如子场31.mn和子场31.m(n 1)的重叠区域39所示。
[0127]
显然，多个初级带电粒子小射束的光栅配置不限于图3的矩形光栅配置，但是其他光栅配置也是可能的，例如具有直线上的多个初级带电粒子小射束的一维光栅配置、具有配置在至少一圆上的多个初级带电粒子小射束的圆形光栅配置，或如以下图15和图16所示的六边形光栅配置。
[0128]
接下来，说明晶片检验任务的多个要求或规格。对于高通量晶片检测，每个图像图块17.1...k的图像获取时间(包括图像后置处理所需的时间)必须要快。另一方面，必须保持严格的图像品质规格，例如图像分辨率、图像精度和可重复性。例如，图像分辨率的要求通常为2nm或以下，并且具有很高的可重复性。图像精度也称为图像准确度。例如，特征的边缘位置，通常特征的绝对位置精度将以高绝对精度来决定。通常，对位置精度的要求约为分辨率要求的50％甚至更低。例如，测量任务需要半导体特征尺寸的绝对精度，其精度低于1nm，低于0.5nm甚至是0.3nm。因此，多个初级带电粒子小射束3的每个焦点5的横向位置精度必须小于1nm，例如小于0.5nm或甚至小于0.3nm。在高图像可重复性下，应了解，在相同区域的重复图像获取下，产生第一和第二重复的数字图像，并且第一和第二重复数字图像之间的差低于预定阈值。例如，第一和第二重复数字图像之间的图像失真差异必须低于1nm，例如0.5nm，或甚至较佳低于0.3nm，并且图像对比度差异必须低于10％。如此，即使通过重
复成像操作也可获得相似的图像结果。这对于例如图像获取和不同晶片裸芯中类似半导体结构的比较，或对于将获得的图像与从cad数据或数据库或参考图像的图像模拟所获得的代表性图像进行比较而言非常重要。
[0129]
晶片检验任务的多个要求或规格中的一个是通量。每获取时间的测量面积由停留时间、分辨率和小射束数决定。停留时间的典型范例在20ns至80ns之间。因此，快速图像传感器207处的像素速率在12mhz和50mhz之间的范围内，并且每分钟可获得大约15至20个图像图块或帧。对于100个小射束，像素尺寸为0.5nm的高分辨率模式下，通量的典型范例约为0.045sqmm/min(平方毫米每分钟)，并且小射束的数量较大、例如10000个小射束和25ns的停留时间，则通量可能超过7sqmm/min。但是，在现有技术的系统中，对数字图像处理的要求极大地限制了通量。例如，现有技术扫描失真的数字补偿非常耗时，因此是不希望的。在本发明的实施例中，降低图像后置处理的要求，并且提高具有高精度的测量任务的通量。本发明的实施例实现晶片检验任务的像素扫描速度超过2t像素/时，例如约8至10t像素/时的高通量，同时将图像性能规格很好地维持在前述要求内。例如，利用本发明的实施例，每个图像像素的位置精度保持在1nm以下。
[0130]
集体多光束光栅扫描仪110通常显示非线性行为，并且集体多光束光栅扫描仪110产生的偏转角α与施加到集体多光束光栅扫描仪110的电极的电压不成线性关系。另外，对于多个初级带电粒子小射束的每一者，偏转角α不同。偏转角α的偏离随着初级小射束的入射角β增加而增加，并且由集体多光束光栅扫描仪110产生的扫描所引起失真也随之增加。在本发明的第一实施例中，通过提供给偏转扫描仪的已修改电压信号，偏转扫描仪控制电路的已修改设计以及集体多光束光栅扫描仪110的已改良操作，减少扫描所引起的失真。
[0131]
在多光束系统1中，多个带电粒子小射束3与相同的、集体多光束光栅扫描仪110并行扫描，并且根据偏转角sin(α)与扫描电压差vsp(t)的函数关系，将相同的电压差vsp(t)施加到每个初级小射束3的偏转电极上。图4例示在选定初级小射束3的范例中的扫描所引起失真，其以传播角β进入集体多光束光栅扫描仪110。集体多光束光栅扫描仪110由偏转电极153.1和153.2以及根据实施例的电压源表示，提供扫描电压差vsp(t)。为了简单起见，仅例示用于在第一方向上进行光栅扫描偏转的偏转扫描仪电极。在使用期间，施加扫描偏转电压差vsp(t)，并且在电极153.1和153.2之间的交叉体积189中形成静电场。在第一电压vsp(t1)＝0v的情况下，初级小射束沿路径157a横穿交叉体积189并且不偏转。物镜102在图像子场31.o的中心位置29.o处形成焦点或束斑点。在第二电压vsp(t2)＝v1的情况下，初级小射束沿路径157z穿过交叉体积189，并偏转角度α1，从而在稍微偏离理想位置29.1失真向量dpz的位置处形成束斑点。在第三电压vsp(t3)＝v2的情况下，初级小射束沿路径157f穿过交叉体积189，并偏转角度α2，从而在稍微偏离理想位置29.2失真向量dpf的位置处形成束斑点。在相对于子场31.o的中心点29.o的相对坐标(p,q)中给定子场坐标。子场中心坐标x或29.o与初级带电粒子小射束157a的入射角β成正比。
[0132]
失真向量dpz和dpf取决于入射角β。因此，获得每个初级带电粒子小射束3的特定扫描所引起的子场失真图案，并且通常，针对每一初级小射束与每一图像子场，扫描所引起的子场失真图案略有不同。扫描所引起的子场失真的差异可约为几nm，例如最高2nm或3nm。
[0133]
图17例示第一实施例。根据第一实施例，对于多个初级带电粒子小射束，偏转器的非线性最小化。在第一步骤s1中，例如通过测量预定形状的校准图案来确定扫描所引起的
子场失真图案。因此，通过将线性电压斜坡vlp(t)、vlq(t)施加到集体偏转扫描仪，以在第一方向或p方向以及第二或q方向上对多个小射束进行集体扫描偏转，测量多个扫描所引起的子场失真图案。
[0134]
在第二步骤s2中，通过统计方法分析多个扫描所引起的子场失真图案，并产生参考失真图案。在第一范例中，通过对多个扫描所引起的子场失真图案求平均，产生参考失真图案。在第二范例中，利用最大阈值来优化参考失真图案，这将在下面更详细描述。
[0135]
在第三步骤s3中，将参考失真图案转换成校正函数c(p,q)。
[0136]
在选择性迭代步骤中，将校正函数c(p,q)应用于线性电压斜坡vlp(t)、vlq(t)，并且获得第一校正电压斜坡vcp(t)和vcq(t)。通过以第一校正电压斜坡vcp(t)和vcq(t)重复步骤s1以及步骤s2，获得残余平均失真图案。重复迭代步骤，直到残余平均失真图案没有显示出大于阈值(例如低于0.3nm)的任何偏差。
[0137]
在步骤s4中，校正函数c(p,q)或残余校正电压斜坡vcp(t)和vcq(t)储存在存储器中，并提供给扫描控制模组，如本发明第二实施例中所描述。利用优化的校正函数c(p,q)或残余校正电压斜坡vcp(t)和vcq(t)，针对多个初级带电粒子小射束3产生具有减少最大扫描所引起失真的扫描所引起失真图案。可以理解，扫描所引起失真图案通常显示二维失真向量d＝[dp，dq](p,q)作为每个子场的局部子场坐标p和q的函数，并且产生到特定(p,q)坐标的偏转的电压信号可取决于p和q。
[0138]
在步骤s2的第二范例中，利用最大阈值来优化参考失真图案。在此范例中，参考失真图案是从多个扫描所引起的子场失真图案优化而来，以实现扫描所引起失真的最小值。从多个扫描所引起子场失真图案中减去参考失真图案，并且只要残余失真超过例如1nm或0.5nm的预定阈值，就改变参考失真图案。在范例中，可能并非对所有初级小射束能实现残余失真低于阈值，并且将残余失真超过阈值的某些图像子场标示为超出计量任务的精度要求。
[0139]
由于前述处理，多光束扫描所引起失真总体上被最小化，并且例如减少2倍或更大。应注意，通过最小化多光束扫描所引起失真，可在降低β》0的周围初级小射束的残余扫描所引起的子场失真的情况下，增加例如β＝0时的轴向初级小射束的个别残余扫描所引起的子场失真。一范例示例于图5中。图5a显示对于j＝61初级带电粒子小射束，每个扫描所引起子场失真的最大值。图5b显示在利用校正函数c(p,q)进行校正之后该扫描所引起子场失真的残留最大值。子场31.15的最大失真值已显著降低，例如减少2倍，而中央小射束31.55的扫描所引起失真被增大。图6例示依赖于子场坐标p而施加到集体偏转扫描仪110的对应电压差的范例。通过c(p,q)将线性相关性vl校正为非线性偏转电压vc，由此获得最小残留扫描所引起子场失真。
[0140]
多个初级带电粒子小射束3的扫描所引发子场失真不仅由于集体偏转扫描仪110的非线性行为而产生，而且还由于其他带电粒子光学元件(例如物镜102)的失真或其他像差而产生。物镜102可为电动或静电光学浸没透镜，并且可利用静电和磁场在样品7的表面25上形成多个焦点5。除了集体扫描偏转器110之外，这些元件还可贡献扫描失真。运用根据第一实施例的方法，与扫描所引起失真的起源无关，将扫描引起的失真总体上最小化。
[0141]
根据第一实施例，提供一种多光束带电粒子扫描电子显微镜1的校准方法，因此降低最大扫描所引起失真，该方法包含：
[0142]-第一步骤，通过用集体多光束光栅扫描仪110在校准样品的表面25上，以第一驱动信号v1(p,q)对多个初级带电粒子小射束3进行光栅扫描，来执行校准测量，
[0143]-第二步骤，从校准测量中导出多个扫描所引起失真图案，包括针对多个初级带电粒子小射束3的每一者导出扫描所引起失真图案，
[0144]-第三步骤，分析多个扫描所引起子场失真图案，并且导出一校正信号c(p,q)，
[0145]-第四步骤，用该校正信号c(p,q)修改该第一驱动信号v1(p,q)，并且导出用于驱动该集体多光束光栅扫描仪110的已修改驱动信号v2(p,q)，
[0146]
在一范例中，分析的第三步骤包括：通过统计方法导出多个扫描所引起失真图案的参考失真图案，该统计方法包含平均值、加权平均值或中位数的任何计算；以及从参考失真图案导出校正信号c(p,q)。通过将已修改驱动信号v2(p,q)施加到集体多光束光栅扫描仪110，针对多个扫描所引起失真图案的每一者预补偿参考失真图案，并且最大程度减小最大扫描所引起的失真。
[0147]
在一范例中，重复第一至第四步骤，直到最大扫描所引起失真最小化到预定阈值以下。在一范例中，多个初级带电粒子小射束的大多数最大扫描所引起失真降低到预定阈值以下，并且少数单独初级带电粒子小射束的最大扫描所引起失真可超过预定阈值。超过预定阈值的个别初级带电粒子小射束可被标记或标示为超过阈值。在一范例中，该已标记的初级带电粒子小射束不用于高精度计量任务，或者将数字补偿应用于通过该已标记初级带电粒子小射束所获得的数字图像数据。
[0148]
在一范例中，校正信号c(p,q)储存在集体多光束光栅扫描仪110的控制单元的存储器中，以根据选定扫描程序对扫描所引起失真进行预补偿。
[0149]
利用第一实施例的方法，产生校正函数c(p,q)，通过该函数可最小化多个初级带电粒子小射束3的扫描所引起子场失真。在使用期间将校正函数c(p,q)应用于扫描电压信号，以产生例如非线性电压斜坡。本发明的第二实施例示出通过成像控制系统820对集体偏转扫描仪110的改良的方法或控制，该方法或控制使得能够将预补偿电压的产生和应用实现在集体多光束光栅扫描仪110上，以实现高速光栅扫描多光束带电粒子显微镜1，其具有提高的通量和减少的扫描所引起失真。图7例示由控制系统820进行的多光束扫描和图像获取方法707的第二实施例。由成像控制模块820控制集体多光束光栅扫描仪110的方法包括一配置步骤710。在配置步骤710中，选择并配置一扫描程序762，并将其提供给通用扫描处理步骤720。在通用扫描处理步骤720中，扫描程序762在接收步骤722中由一总线接收器接收，并提供给一扫描命令处理器，该处理器在扫描命令处理步骤724中导出一系列单位扫描命令764。在扫描命令处理步骤724期间，扫描程序762分割为单位点命令或线命令，其由一线的单位起点(ui,vi)和终点(ue,ve)以及光栅间隔或用于起点与终点之间多个点的步长(du,dv)来描述。在一范例中，在根据u(k 1)＝u(k) du含u(k＝0)＝ui以及v(k 1)＝v(k) dv含v(k＝0)＝vi的坐标处，由k个扫描点表示一线命令。单位扫描命令764的序列为在归一化或单位坐标(u,v)中导出，其可例如以整数精度计算和描述。在一范例中，归一化或单位坐标(u,v)表示多个图像子场的每一者的数字图像的像素坐标。单位扫描命令764例如是归一化的子场坐标u和v的两个同步串流。单位扫描命令764的短段范例由两个后续扫描坐标[
…
，u(i-1)，u(i)，u(i 1)，
…
]和[
…
，v(i-1)，v(i)，v(i 1)，
…
]的两个同步串流给定。
[0150]
单位扫描命令764的序列提供给顶点后处理步骤726，其中单位扫描命令764的序
列通过第一阶组变换来变换以调整单位扫描命令764的序列的比例和旋转。在顶点后处理步骤726的范例中，以浮点精度将单位归一化子场坐标u，v缩放到实际图像子场坐标p，q。通常可通过将单位归一化子场坐标u，v缩放和旋转为与实际图像子场坐标p，q成比例的值来获得缩放。在一范例中，实际图像子场坐标(p，q)通过以下方式获得：
[0151]
p＝a10*u a01*v a00
[0152]
q＝b10*u b02*v b00
[0153]
其中标量值a
mn
和b
mn
在校准步骤中被决定，并被储存在扫描控制单元的存储器中。在顶点后处理步骤726的范例中，平均或参考扫描所引起失真由校正信号c(p，q)预补偿，该信号根据本发明的第一实施例来决定和储存，并且从存储器中读出。在一范例中，利用校正信号c(p，q)的校正，从具有起点和终点的直线产生曲线上的点p(i)、q(i)的向量或串流，因此预补偿一扫描所引起失真，并且初级带电粒子小射束的实际扫描线遵循样品表面上的直线。在一范例中，校正信号c(p，q)由幂级数展开表示，并且具有起点和终点的直线命令变换为例如5阶的折线(polygonal line)。通常，(p，q)取决于根据以下的(u，v)的幂级数展开：
[0154]
p＝∑
m，namn
umvn[0155]
q＝∑
m，nbmn
umvn[0156]
根据折线，产生曲线上的点p(i)、q(i)的串流或序列。因此，产生与由校正信号c(p，q)修改的子场扫描坐标(p，q)相对应的预补偿数字扫描坐标序列，使得多个图像子场的平均扫描所引起失真最小化。顶点后处理步骤726的输出为预补偿数字扫描命令766的序列或串流[
…
，p(i-1)，p(i)，p(i 1)，
…
]和[
…
，q(i-1)，q(i)，q(i 1)，
…
]。
[0157]
与单位扫描命令764或预补偿数字扫描命令766的序列并行，在通用扫描处理步骤720期间，例如在顶点后处理步骤726中，产生同步控制命令768，并将其提供给扫描同步控制步骤718，其控制多光束带电粒子显微镜1的操作，该操作取决于集体扫描，例如通过光束偏转器350进行的光束偏转步骤，或配置为与扫描处理同步操作的其他元件。在扫描同步控制步骤718中，可产生进一步扫描控制信号768，并将其提供回通用扫描处理步骤720。例如，在扫描同步控制步骤718期间，触发多个初级带电粒子小射束3的偏转，并且在多个初级带电粒子小射束3偏转到射束收集器130之时，将扫描控制信号768提供给通用扫描处理步骤720。在另一范例中，在执行扫描程序762期间可能需要校准步骤或系统测量步骤。通过共用扫描控制信号768，触发通用扫描处理步骤720以中断扫描程序762，并且将另外的数字扫描信号插入到预补偿数字扫描命令766的串流中，该命令例如构造成保持当前扫描位置更长的时间或扫描预定的校准目标。在一范例中，在扫描命令处理步骤724期间，例如通过多次重复一单位扫描命令并因此在单位扫描命令764的串流内提供一保持信号[
…
{u(i),u(i),u(i),u(i),
…
}
…
]和[
…
{v(i),v(i),v(i),v(i),
…
}
…
]，将另一单位扫描命令插入单位扫描命令764的串流中。然后将包含保持信号的单位扫描命令764的串流[
…
,u(i-1),u(i),{u(i),u(i),u(i),u(i),
…
},u(i 1),
…
]和[
…
,v(i-1),v(i),{v(i),v(i),v(i),v(i),
…
},v(i 1),
…
]提供给数据串流流动下游的其他步骤。产生并插入保持信号，直到通用扫描处理步骤720从扫描控制命令768决定可继续扫描程序762，并通过停止插入保持信号来继续扫描程序762。由扫描同步控制步骤718和扫描处理步骤720提供的同步扫描控制命令768可运用一共用访问数据总线。下面以范例更详细描述提供给扫描同步控制步骤718的同步控制扫描命令768，以及由扫描同步控制步骤718提供的扫描控制命令769。
[0158]
扫描处理步骤720将预补偿数字扫描命令766的序列提供给特定扫描偏转控制步骤730。在特定扫描偏转控制步骤730的第一转换步骤732中，将预补偿数字扫描命令766的序列转换成数字驱动信号770，以驱动集体光栅扫描偏转器110的每一偏转电极。在一范例中，集体光栅扫描偏转器110包括具有8个电极的八极偏转器。在此范例中，在第一转换步骤732期间，对应于在预补偿数字扫描命令766的序列中提供的预补偿子场扫描坐标p(i),q(i)，产生多个、即8个数字驱动信号700的串流，各用于八个电极中的每一者：
[0159]
[p(i),q(i)]
→
[a(i),b(i),c(i),d(i),e(i),f(i),g(i),h(i)]＝cm*[p(i),q(i)]
[0160]
第一转换步骤732例如通过线性方程或查找表，将预补偿数字扫描命令766转换成数字驱动信号770。上面给定一线性方程范例，其中包含2x8转换矩阵cm。8个数字驱动信号770的串流包括具有校正信号c(p,q)的预补偿，使得在随后数字模拟转换的da转换步骤736a中，产生8个预补偿电压信号772的串流。在线扫描范例中，这样的电压信号772的串流例如可为与线性偏差较小的电压斜坡。以下更详细例示一范例。
[0161]
来自数字模拟转换步骤736a的例如8个非线性电压信号772的串流的序列被提供给放大步骤740。在放大步骤740期间，例如通过一组8个放大器来放大8个电压信号772的序列或串流。将得到的驱动电压774的8个放大序列提供给集体多光束光栅扫描偏转器110的8个电极，以用于多个初级带电粒子小射束3的集体扫描偏转。在集体偏转步骤742中，根据与多个图像子场每一者内所选扫描程序762的扫描位置序列相对应的放大驱动电压774的序列，集体光栅扫描多个初级带电粒子小射束3。利用前述方法步骤，对于多光束光栅扫描偏转器110的每个电极，例如产成如图6所示的非线性电压斜坡vc(t)，并将其提供给各个电极，以及以高灵活性和高速度实现多个初级带电粒子小射束的一集体光栅扫描。在如前述类似的方式中，产生驱动电压774的放大序列并将其提供给第二集体多光束光栅扫描偏转器222，以补偿多个二次电子9的残留扫描。
[0162]
通常，放大步骤740在使用放大器期间根据非线性行为表现出非线性。可预先决定8个放大器的非线性，并且可将8个数字非线性放大变换储存在存储器中。在第二顶点后处理步骤734期间，通过将8个数字非线性放大变换应用于8个数字驱动信号770的序列，预先补偿8个放大器的非线性。因此，分开补偿各个放大器的非线性。然后将8个经过数字校正的驱动信号776的序列提供给数字模拟转换器736a，并且预补偿放大器的非线性。
[0163]
在第二顶点后处理步骤734期间，也可产生一组数字偏移量778，并将其提供给数字模拟转换步骤736b。由数字模拟转换步骤736b提供的偏移电压780，由偏移电压滤波步骤738滤波。来自数字模拟转换步骤736a的例如8个非线性电压信号的序列，通过电压组合步骤641与至少一个偏移电压782组合，并提供给放大步骤740。例如，可从多光束带电粒子显微镜系统1的调整或校准的校准步骤或调整步骤(未显示)，导出数字偏移和对应偏移电压782，并将其储存在存储器中。因此，实现多个初级带电粒子小射束3的偏移偏转或校正。
[0164]
在一范例中，提供给数字模拟转换步骤736b的一组数字偏移量778可包含扫描程序764的图案中心偏移。如下面图14中的范例所示，扫描程序764可包含多个扫描图案，它们例如可分离。通常，扫描程序可例如分组为具有第一中心坐标的第一扫描图案和具有第二中心坐标的第二扫描图案。在第二顶点后处理步骤734期间，可相对于第一中心坐标导出用于扫描第一扫描图案的多个、即8个数字驱动信号770的串流，以及可相对于第二中心坐标
导出用于扫描第二扫描图案的多个、即8个数字驱动信号770的串流。在提供多个、即8个数字驱动信号770的串流，以用于将第一扫描图案扫描到数字模拟转换步骤736a期间，将代表第一中心坐标的一组数字偏移量778提供给数字模拟转换步骤736b。在提供多个、即8个数字驱动信号770的串流，以用于将第二扫描图案扫描到数字模拟转换步骤736a期间，将代表第二中心坐标的一组数字偏移量778提供给数字模拟转换步骤736b。通过此方法，减少多个、即8个数字驱动信号770的串流的幅度。因此，利用此方法，可提高特定扫描偏转控制步骤730的分辨率。
[0165]
在一范例中，电压放大步骤740的响应以及电连接与电极的响应，取决于电压或电压信号的频率的变化。例如，每个放大器可具有低通滤波特性。因此，驱动电压的快速且大幅变化遭受驱动电压的延迟或过冲。例如，在遵循曲折路径的扫描模式中(参见以下)，由于时域中驱动电压串流的低通滤波，实际扫描位置可能会偏离设计扫描位置。在一范例中，在第二顶点后处理步骤734期间，补偿了实际扫描位置与设计扫描位置的此偏离。在第二顶点后处理步骤734中，通过对要产生的电压信号的序列的时间频率分析，分析扫描程序或扫描图案。考虑电压放大器、电连接和电极的频率响应，并例如通过逆滤波技术对其进行预补偿。在另一范例中，计算在给定时间间隔内要产生的电压变化。对于每个时间间隔的给定电压变化，通过对数字驱动信号776的序列应用对应校正，考虑并预先补偿电压放大器、电连接和电极的频率响应。在另一范例中，将预定义的校正图案应用到数字驱动信号776，其中该预定义的校正图案储存在存储器中并对应于一选定扫描程序762。可在多光束带电粒子显微镜1的系统校准期间预先确定频率响应或预定的校正图案，并将其储存在成像控制模组820的存储器中。在此范例中，可在通用扫描处理步骤720期间将表示所选扫描程序762的触发信号(未显示)提供给顶点后处理步骤734，并且通过该触发信号来启动选择预定校正图案。
[0166]
在一范例中，在第二顶点后处理步骤734期间，将进一步驱动信号添加到由转换步骤732提供的8个数字驱动信号中。因此，例如与集体扫描操作并行校正其他多光束参数。对于集体光栅扫描所需具有更多自由度的集体多光束光栅扫描仪110，例如如前述具有八个电极的集体多光束光栅扫描仪110，这尤其可能。
[0167]
通常，优选在多个初级带电小射束3的恒定加速电压下进行操作。多个初级带电小射束3的加速电压可例如为处于在15kv与35kv之间，优选在20kv与30kv之间的恒定加速电压。然而在范例中，可经由控制单元800选择或改变多个次级带电小射束3的加速电压。在多个初级带电小射束3的可变可调加速电压的范例中，多个初级带电小射束3的加速电压例如增加或减小10％，并且在放大步骤740中选择对应选定或调整的加速电压的放大增益。在此范例中，将与所需放大增益相对应的信号提供给放大步骤740，并且根据多个初级带电小射束3的所选加速电压，调节用于使多个初级带电小射束3偏转的电压信号的放大率。多个初级带电小射束3的加速电压可通过本领域已知的方法来调节，例如通过施加至多光束带电粒子显微镜系统1内任何加速电极的电压来调节。
[0168]
第一通用扫描处理步骤720进一步连接到图像数据获取步骤750。在集体偏转步骤742期间，多个j初级带电粒子小射束3并行照射于图像图块的对应j图像子场，因此在j焦点处产生二次电子，其形成j二次电子小射束9。多个j二次电子小射束9由物镜102收集，在与初级带电粒子小射束3的传播方向相反方向上通过集体多光束光栅扫描仪110和分束器或
分束器单元400，并且由投射系统200成像到检测器207上。在模拟数据收集步骤748中，对于j次级小射束的每一者，在代表多个j图像子场内每一扫描位置中每个二次电子小射束9的二次电子量的多个j起伏电压中，检测并转换所述二次电子。因此，产生j个起伏电压786的串流，并将其提供给图像数据获取步骤750。在图像获取步骤750的第一图像模拟数字(analog to digital，ad)转换步骤752中，将j个起伏电压786的串流转换成代表在恒定ad转换频率下以固定ad转换时间序列的j起伏电压786的串流的实际值的数字信号的串流。在da转换步骤736中，ad转换时间的序列与da转换同步(由图7中的虚线表示)。通过例如由时钟信号产生器(参见以下)在第一通用扫描处理步骤720期间产生的时钟信号760，并从第一通用扫描处理步骤720向第二特定扫描偏转控制步骤730以及图像数据获取步骤750提供时钟信号760，实现同步。在图7的范例中，直接将时钟信号760提供给da转换步骤736a和ad转换步骤752。在一范例中，200mhz的时钟信号760可为例如100mhz的数字数据串流频率的整数倍，在这情况下，等于da转换步骤736的da转换频率，以及在步骤752期间ad转换的ad转换频率。步骤752期间的ad转换以及步骤736a和736b期间的da转换，可在对应于时钟信号760的每个、每两个、每三个、每n个信号的时间同步，其中n为整数。
[0169]
通过ad转换步骤，将j个数字传感器数据串流788提供给数字图像数据选择步骤754。数字图像数据选择步骤754从扫描命令处理步骤720接收表示扫描程序762的选择控制信号744。利用选择控制信号744，在数字图像数据选择步骤754期间，从j个数字传感器数据串流788中选择j个数字图像数据值串流790，因此例如跳过在扫描程序762中断期间所收集并对应于前述保持信号的数字传感器数据。以类似方式，跳过在扫描信号期间收集的数字传感器数据，例如与返驰相对应的数据。在一范例中，选择控制信号744等效于单位扫描命令764的序列。在一范例中，产生标记信号序列，其提供标签给单位扫描命令764的串流中每一单位扫描命令，该单位扫描命令对应于对要通过图像数据获取步骤750所收集的数字图像像素做出贡献的扫描点。在数字图像数据选择步骤754期间，仅选择与已标记的扫描命令相对应的数字传感器数据。将j个数字图像数据值串流790提供给数字图像数据定址和写入步骤756。在此步骤中，将j个数字图像数据值串流790在与单位扫描命令764的序列相对应的多个地址处写入并行存取存储器中，并针对j个图像子场每一者进行分离。在第一范例中，j个数字图像数据值790串流在数字图像数据定址和写入步骤756中进行预处理，并且按照要写入存储器地址序列中的像素序列进行排序。在替代范例中，j个数字图像数据值串流790直接写入从单位扫描命令764计算出的存储器地址。
[0170]
在数字图像数据定址和写入步骤756的范例中，产生对应于多个j图像子场的多个j图像数据的多个j存储器地址指标符序列。换句话说，与多个j图像子场相对应的多个j图像数据的每一者写入单独的存储器地址中，且与所选定扫描程序相对应，并且所述多个j图像数据在多个j不同和非重叠序列的存储器地址指标符处写入并行存取存储器。根据所需的图像像素数量，根据扫描程序和多个j图像子场的数量j，在并行存取存储器中配置并分配存储器地址指标符的多个j不同且非重叠序列。在一范例中，仅将与多个j图像子场相对应的多个j图像数据的区段或部分立即写入并行存取存储器，并且在将与多个j图像子场相对应的多个j图像数据的其他部分的新区段写入并行存取存储器内相同存储器位置之前，在并行读取和图像处理步骤758期间将其读出。
[0171]
运用此方法，可启用不同的扫描程序，包括具有任意或随机扫描模式、分离的扫描
路径的扫描程序，或具有级联增加分辨率的扫描模式。不同的扫描程序可包含先前技术的扫描图案，具有沿相同方向多个扫描线的扫描。在这情况下，多个j图像数据的每一者以与由扫描时钟间隔控制的扫描时间同步的线性顺序，连续写入并行存取存储器。在扫描程序的另一范例中，沿交替的方向扫描扫描线，并且多个j存储器地址指标符序列中每两个就从与线末端坐标相对应的存储器地址开始线性减小。在分离扫描程序的另一范例中，例如，如果每两条或每三条扫描线被跳过，并且多个j存储器地址指标符序列包括存储器地址跳跃或间隙。以下说明多个进一步范例。
[0172]
在并行读出和图像处理步骤758中，读出储存在并行存取存储器中的多个图像像素数据792，并进行进一步数据处理。多个图像像素数据792的读出可与在定址和写入步骤756期间j数字图像数据值790的串流的写入顺序不同，并且可在定址和写入步骤756期间相对于j数字图像数据值串流790的写入延迟。多光束扫描和图像获取方法707可提供控制信号给控制单元800，以识别何时在数字图像数据定址和写入步骤756中实现和完成数字图像数据区块。控制单元800构造成接收控制信号。在并行读出和图像处理步骤758期间，控制信号触发从图像帧存储器中读出已实现或已完成的数字图像数据区块。图像处理的范例可包含以下中的至少一个：图像滤波、图像配准、阈值操作、物体检测、图像物体的尺寸测量、失真补偿、对比强化、解卷积操作或图像关联。图像处理可还包含拼接操作，以从通过根据第二实施例的扫描和图像获取方法在样品上对多个j带电粒子小射束3进行同步扫描而生成的多个j图像子场中形成单个图像文件。
[0173]
在根据第二实施例的多光束扫描和图像获取方法707中，在配置步骤710中选择并提供扫描程序762。在第一通用扫描处理步骤720、第二特定扫描偏转控制步骤730和第三图像数据获取步骤750中，将多光束图像扫描和获取方法707分开。多光束扫描和图像获取方法707利用共用时钟信号760来同步操作，以及对在多光束扫描和图像获取方法707期间产生的数据串流或序列进行计时和串流传输。共用时钟信号760例如在通用扫描处理步骤720中产生，并提供给第二和第三步骤730和750。并行读取和图像步骤758可以不同或相同的时钟频率操作。控制单元800可以不同或相同时钟频率操作。
[0174]
在多光束扫描和图像获取方法707中，例如da转换步骤736和ad转换步骤752同步，以提供光栅扫描偏转与图像像素数据收集的同步。在ad转换步骤752之后数据处理中的延迟以及放大步骤740和集体偏转步骤742的延迟可被校准，并且例如在数字图像数据选择步骤754中被考虑。因此，将与局部子场p，q坐标中实际扫描位置相对应的数字图像像素数据写入存储器地址，其对应于与p,q坐标中实际扫描位置相对应的单位扫描命令。
[0175]
第一通用扫描处理步骤720包含扫描命令接收步骤722、扫描命令处理步骤724和顶点后处理步骤726中的至少一个。从扫描程序762，扫描处理步骤720产生预补偿数字扫描命令766的序列，并且其被提供给特定扫描偏转控制步骤730。每一扫描偏转控制步骤730包含特定转换步骤732、顶点后处理步骤734、数字模拟转换步骤736和放大步骤740中的至少一个。第三图像数据获取步骤750包含ad转换步骤752、数字图像数据选择步骤754和数字图像数据定址和写入步骤756。
[0176]
在第一和第二步骤720和730中的模组分离具有优点，其中每个特定扫描偏转控制步骤730可针对不同的特定集体多光束光栅扫描系统110或第二集体多光束光栅扫描系统222进行调整或校准，而无需适配或更改通用扫描处理步骤720。因此，可根据例如是否使用
八极扫描仪或四极扫描仪序列、双极扫描仪序列或其他集体多光束光栅扫描系统110，根据例如特定集体多光束光栅扫描系统110的需要，修改特定扫描偏转控制步骤730。通过在第一和第二步骤720和730中的模组分离，将多光束带电粒子系统的系统像差与实际集体扫描系统的特定像差或非线性效应分开。多光束带电粒子系统1的系统像差在第一通用扫描处理步骤720中进行预补偿。实际的集体扫描系统(例如集体多光束光栅扫描仪110或第二集体多光束光栅扫描仪222，分别在放大步骤740期间包括电压放大的非线性)的特定像差或非线性效应会在每一特定扫描偏转控制步骤730中进行预补偿。在一范例中，多光束扫描和图像获取方法707包含至少一用于集体多光束光栅扫描仪110的操作控制的第一扫描偏转控制步骤730.1、以及一用于第二集体光栅扫描仪220的操作控制的第二扫描偏转控制步骤730.2。该多光束扫描和图像获取方法707可包含进一步扫描偏转控制步骤730.3至730.n。
[0177]
在第一和第三步骤720和730中的模组分离优点在于，复杂的扫描程序762可被选择和配置用于多个j子场的图像获取，其同步于多个j带电粒子小射束的集体扫描操作。例如，随着已标记单位扫描命令的产生和提供给图像数据获取步骤750，来自传感器207的j起伏电压786的串流经过转换、选择、分类并写入对应于单位扫描坐标的存储器地址处的并行存取存储器。运用此方法，可启用不同的扫描程序，包括具有任意或随机扫描模式、分离的扫描路径的扫描程序，或具有级联增加分辨率的扫描模式。以下更详细例示扫描程序762的一些范例。
[0178]
在一范例中，可中断选定的第一扫描程序762，并且可在第一扫描程序762的中断期间选择第二扫描程序。因此，例如，执行多个j图像子场中多个j图像区段的校准测量或重复测量，并且监控诸如多光束带电粒子显微镜的漂移之类的特性。通过重复测量多个j图像区段并监视与多个j图像区段相对应的图像数据，例如平台移动或平台漂移、图像旋转、聚焦漂移或多光束带电粒子显微镜1的其他变化可被检测到。在另一范例中，在多个j图像子场的多个j图像区段上执行多个j初级带电粒子小射束3的重复集体扫描，并且改变样品7的带电。
[0179]
利用根据第二实施例的方法707，实时产生通用数字扫描命令766，并将其实时提供给特定扫描偏转控制步骤730和图像获取步骤750。在特定扫描偏转控制步骤730期间，产生多个驱动电压772和782以及放大的驱动电压774，并将其例如实时提供给集体多光束光栅扫描仪110的电极。同时，产生其他数字控制命令768并实时至少提供给扫描同步控制步骤718。根据本发明的第三实施例，在包含至少一个现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)的硬件系统或等效系统(例如，asic或复杂可编程逻辑装置(complex programmable logic device，cpld))中实施根据第一或第二实施例的方法。这些类型的实际装置允许以约1.5ghz或更高的时钟频率对数字数据序列进行串流处理。图8以改良的成像控制模组820的范例例示第三实施例。成像控制模组820连接到操作控制模组800。操作控制单元800与成像控制单元820之间的连接可为具有至少在1gbit/s范围内高数据率的以太网连接。操作控制模块800包括扫描程序选择模组804，其构造成使得可通过使用者输入或通过其他输入装置来选择扫描程序762。扫描程序762也可通过设置有检验任务的命令自动选择，例如与样品一起提供，或通过外部控制命令自动选择。不同的扫描程序762可例如由外部装置定义，并且可储存在操作控制模块800的非易失性存储器806中。如前述，选定扫描程序762可例如是曲折扫描程序，之字形扫描程序或任何其他扫描程序。以下
描述不同扫描程序762的更多范例。在使用期间，由扫描程序选择模组804从存储器806中选择所选定扫描程序762，并且经由以太网连接将其提供给成像控制模块820，并且在成像控制模组820内，将其提供给扫描控制单元930和图像数据获取单元810。成像控制模组820的扫描控制单元930构造成接收和储存第一选定扫描程序762，并且构造成例如通过在第二实施例中描述的方法产生并提供驱动电压774给例如集体多光束光栅扫描系统110。在一范例中，图像数据获取单元810经由多个屏蔽数据连线连接到成像检测器207，并且图像数据获取单元810构造成从成像检测器207接收多个j起伏电压串流786，并且从与根据第一选择扫描程序762的多个初级带电粒子小射束3的扫描同步的图像数据串流产生一组2d图像。因此，图像数据获取单元810连接到扫描控制单元930，并且扫描控制单元930包含一时钟信号产生器938，其构造成在使用期间提供用于使图像数据获取单元810与扫描控制单元930同步的时钟信号。图像数据获取单元810包括并行存取存储器1816，并且构造成在使用期间将一组2d图像或2d图像数据写入并行存取存储器1816。下面更详细描述图像数据获取单元810和图像获取单元810的同步操作。
[0180]
扫描控制单元930连接到投射系统205的第二集体光栅扫描系统222，到其他系统960，例如偏转器350(参见图2)。扫描控制单元930还构造成产生驱动电压774，并将驱动电压774提供给投射系统205的第二集体光栅扫描系统222，以及提供给需要与根据扫描程序762的扫描操作同步控制的其他系统960。此其他系统的一范例为偏转器350，其构造成在多个初级带电粒子小射束3的选择性返驰期间，将多个初级带电粒子小射束3偏转到射束收集器130的位置，如果选定扫描程序762包括多个初级带电粒子小射束3的返驰或其他扫描命令，而没有并行和同步的图像获取的话。在一范例中，偏转器350在使用期间将触发信号提供回扫描控制单元930，并且扫描控制单元930构造成在扫描程序762中执行受控延迟，其与以下同步：多个初级带电粒子小射束3的集体偏转进入射束收集器130并返回光学轴105。在图8所示的范例中，扫描控制单元930构造成直接将驱动电压提供给偏转器350的电极。在替代范例中，扫描控制单元930可连接到光束偏转器350的外部控制单元，并且构造成提供触发信号给光束偏转器350的外部控制单元，以用于由光束偏转器350进行光束偏转。
[0181]
成像控制模组820还包含电源供应单元925，其构造成在使用期间提供所需电压给集体多光束光栅扫描仪110、集体偏转系统222或其他系统960。
[0182]
扫描控制单元930进一步连接到辅助扫描系统950。在一范例中，辅助扫描系统950可为用于对扫描所引起失真进行单独校正的校正系统，如上面引用的2020年8月5日申请的德国专利申请案102020209833.6中所述。
[0183]
根据第三实施例，多光束带电粒子显微镜1包含：
[0184]-至少一第一集体光栅扫描仪110，其用于集体扫描多个j图像子场31.11至31.mn上方的多个j初级带电粒子小射束3；以及
[0185]-检测系统200，其包含检测器207，该检测器用于检测多个j二次电子小射束9，每一小射束对应于j图像子场31.11至31.mn中的一个；以及
[0186]-成像控制模组820，该成像控制模组820包含：
[0187]-扫描控制单元930，其连接到第一集体光栅扫描仪110，并构造成在使用期间根据第一选定扫描程序762，使用第一集体光栅扫描仪110控制多个j初级带电粒子小射束3的扫描操作；
[0188]-图像数据获取单元810，其连接到扫描控制单元930和检测器207，构造成在使用期间从检测器207获取并选择多个j图像数据，其与由扫描控制单元930提供的时钟信号同步，并且构造成根据第一选定扫描程序762，在存储器位置处将多个j图像数据写入并行存取存储器1816中。
[0189]
在一范例中，扫描控制单元930构造成根据第一选定扫描程序762产生一系列单位扫描命令764，并且图像数据获取单元810构造成在使用期间根据第一选定扫描程序762，在根据单位扫描命令764的序列的存储器位置处将多个j图像数据写入并行存取存储器1816中。在一范例中，扫描控制单元930包含一时钟信号产生器938，其构造成在使用期间将时钟信号提供给扫描控制单元930和图像获取单元810。在一范例中，扫描控制单元930可进一步连接到至少一进一步系统960，其构造成与光栅扫描操作同步操作。在一范例中，至少一进一步系统960为集体偏转器350，其构造成在使用期间将多个j初级带电粒子集体偏转到射束收集器130中。在一范例中，多光束带电粒子显微镜1在检测系统200中包含一第二集体光栅扫描仪222，且扫描控制单元930进一步连接到第二集体光栅扫描仪222。在一范例中，成像控制模组820还包含一电压供应器925，该供应器构造成提供电压给扫描控制单元930和图像获取单元810，并构造成在使用期间将驱动电压提供给第一集体光栅扫描仪110或第二集体光栅扫描仪222。
[0190]
图9例示根据第三实施例的扫描控制单元930的更多细节。扫描控制单元930包括扫描产生器模组932，其构造成在使用期间执行第二实施例的通用扫描处理步骤720。扫描产生器模组932连接到控制单元800。控制单元800构造成在使用期间提供扫描程序762和触发信号，以启动或中断扫描产生器模组932的操作。扫描产生器模组932进一步连接到通用输入输出接口(gpio)934，其构造成用于与扫描产生器模组932交换控制数据。控制数据例如可为来自根据第一实施例中所描述方法的系统校准的信息，例如包括根据参考或平均扫描所引起失真的预补偿c(p,q)。
[0191]
扫描控制单元930包含一时钟单元938。时钟单元938在使用期间提供一时钟信号760。扫描产生器模组932连接到时钟单元938，并且构造成同步由扫描控制单元930控制的装置操作。时钟信号可例如具有在100mhz和400mhz之间范围内的频率，优选在150mhz和200mhz之间范围内的频率。
[0192]
扫描控制单元930包括多个扫描信号放大器模组936.1至936.n，每个模组构造成执行特定扫描偏转控制步骤730.1至730.n。扫描产生器模组932至少连接到第一扫描信号放大器模组936.1和第二扫描信号放大器模组936.2。第一扫描信号放大器模组936.1连接到电极，例如初级带电粒子束路径的第一集体多光束光栅扫描仪110的电极153.1和153.2(参见图1和图4)。图9中例示第一集体多光束光栅扫描仪110，简称为八边形的八极扫描仪。第二扫描信号放大器模组936.2连接到二次电子束路径的第二集体多光束光栅扫描仪222的电极。例示第二集体多光束光栅扫描仪222，简称为八边形的八极扫描仪。为了便于说明，取代在第一扫描信号放大器模组936.1与第一集体多光束光栅扫描仪110的八个电极之间的8条屏蔽电压线，仅示出代表高压连接972的单条线。每个电压连接，包括高压连接972，可为电屏蔽的并且串扰被最小化。
[0193]
放大器模组936.1或936.2分别构造成执行根据第二实施例的特定扫描偏转控制步骤730。因此，每个放大器模组936包含一用于执行转换步骤732的转换单元、以及一用于
执行顶点后处理步骤734的顶点后处理单元；这两单元可在fpga中实现。每个放大器模组还包含数字模拟转换器，用于将数字扫描坐标的序列转换成模拟电压。每个放大器模组936.i还包含放大器，其连接到电压源925，用于在使用期间执行放大步骤740。在一范例中，第一扫描信号放大器模组936.1的八个放大器通常构造成将大约高达 /-80v，例如 /-50v的8个高压提供给第一集体多光束光栅扫描仪110的八个电极中的每一个。此放大器通常具有低通特性。通常，扫描信号放大器模组936.i的放大器响应在1mhz和10mhz之间。如前述，可对放大器的低通特性进行预补偿。因此，用于执行顶点后处理步骤734的放大器模组的顶点后处理单元构造成执行扫描信号分析，并提供第一扫描信号放大器模组936.1的低通特性的预补偿。在一范例中，决定低通特性并将其储存在例如控制单元800的存储器中，并且控制单元800根据第一扫描信号放大器模组936.1的低通特性来调整扫描程序。例如，可在选定扫描程序中插入延迟时间，以考虑由第一扫描信号放大器模组936.1产生的大电压变化的低频响应。
[0194]
扫描产生器模组932进一步连接到第三扫描信号放大器模组936.3和进一步扫描信号放大器模组936.i至936.n。通常，多个至少第一和第二扫描信号放大器模组936.1...936.n连接到多个扫描同步系统960.1...960.n，初级带电粒子束路径的第一集体多光束光栅扫描仪110和二次电子束路径的第二集体多光束光栅扫描仪222是多个扫描同步系统960.1...960.n的两个范例。扫描同步系统960.i的范例可为扫描多孔径阵列校正器601或602，或如在2020年8月5日申请的德国专利申请案102020209833.6中所描述，在校正的集体多光束光栅扫描仪110中提供的一组校正电极，上述申请通过引用并入本文供参考。另外，例如扫描多孔径阵列校正器601或602可由辅助扫描系统950控制，其以数字方式连接到扫描产生器模组932，并且构造成例如通过由时钟单元938提供的相同时钟信号进行同步操作。
[0195]
扫描控制单元930连接到电源供应单元925。电源供应器925构造成在使用期间供电给扫描控制单元930和多个扫描信号放大器模组936。电源供应器925构造成提供扫描控制单元930的低电压支援以及扫描信号放大器模组936的低电压和低电流部分，以及例如用第一集体多光束光栅扫描仪110扫描多个初级带电粒子小射束的偏转所需的高电流信号。在一范例中，如前述，扫描产生器模组932进一步连接到偏转单元350。
[0196]
扫描产生器模组932进一步连接到图像数据获取单元810，并且构造成在使用期间提供控制信号给图像获取单元810，该信号包括来自时钟单元938的时钟信号，以根据所选定扫描程序762来同步扫描图像获取。以下说明图像数据获取单元810的更多细节。
[0197]
根据第三实施例，扫描控制单元930包含：
[0198]-扫描产生器模组932，其连接到时钟单元938；以及
[0199]-第一放大器模组936.1，其连接到第一集体光栅扫描仪110；以及
[0200]-第二放大器模组936.2，其连接到第二集体光栅扫描仪222；
[0201]-该扫描产生器模组932构造成在使用期间产生并提供一系列预补偿数字扫描命令给第一放大器模组936.1和第二放大器模组936.2；以及-第一放大器模组936.1构造成在使用期间产生至少第一放大序列的驱动电压给第一集体光栅扫描仪110的电极；
[0202]-第二放大器模组936.2构造成在使用期间产生至少第二放大序列的驱动电压给第二集体光栅扫描仪222的电极。
[0203]
在一范例中，扫描产生器模组932进一步连接到图像获取模组810。在一范例中，扫描控制单元930包含至少一进一步放大器模组936.3，其连接到系统960.3，该系统构造成在使用期间与该光栅扫描偏转同步操作。
[0204]
图10例示在第一放大器模组936.1的范例中放大器模组936.1...936.n的更多细节。放大器模组936.1包含括一转换和顶点后处理单元940，其经由数字数据连接线974连接到扫描产生器模组932，该连接线例如包含用于预补偿数字扫描命令766的两个序列的两条数据线，每条数据线用于两扫描方向p和q中的一个。转换和顶点后处理单元940进一步连接到存储器和控制单元942，其提供用于转换和顶点后处理的额外控制信号，该控制信号例如在多光束带电粒子显微镜1的先前校准步骤中确定，并储存在存储器和控制单元942的存储器中。转换和顶点后处理单元940构造成在使用期间执行转换步骤732和顶点后处理步骤734。转换和顶点后处理单元940连接到多个扫描数字模拟转换器946.1至946.8(仅例示两个)，以在使用期间提供由转换和顶点后处理单元940在使用期间产生的数字校正驱动信号776的序列。每个扫描数字模拟转换器946.1至946.8的每一输出线连接到单独的放大器948.1至948.8(仅例示两个)，例如第一扫描数字模拟转换器946.1的第一输出线连接到放大器984.1。放大器948.1至948.8连接到电源供应器925，以将由扫描数字模拟转换器946.1至946.8提供的八个非线性电压信号772放大为驱动电压774的八个放大序列。每个放大器948.1至948.8的输出线经由八个高压连接972.1至972.8(仅例示两个)连接到八极扫描仪110的八个电极。
[0205]
存储器和控制单元942可进一步提供数字偏移信号给偏移dac 944，其在此范例中产生8个偏移电压提供给放大器948.1至948.8的输入线。因此，偏移dac 944连接到放大器948.1至948.8的输入线。存储器和控制单元942进一步连接到通用输入和输出装置(general purpose nput and output device，gipo)934，并且构造成接收要储存在存储器和控制单元942的存储器中的控制命令或控制信号。
[0206]
扫描产生器模组932可在第一fpga中实现。第一放大器模组936.1的转换和顶点后处理单元940以及存储器和控制单元942可在第二fpga中实现。放大器模组936.2的对应转换和顶点后处理单元940以及对应存储器和控制单元942可在第三fpga中实现。图像数据获取单元810包含在第四fpga中实现的单元，如下所示。
[0207]
根据第三实施例，多光束带电粒子显微镜1包含至少两个放大器模组936.1和936.2，其中至少第一放大器模组936.1包含：
[0208]-转换和顶点后处理单元940，其构造成在使用期间将预补偿数字扫描命令766的至少两个序列转换成至少第一和第二数字校正驱动信号776序列，该转换和顶点后处理单元940连接到扫描控制单元930，以接收至少两个预补偿数字扫描命令766；
[0209]-至少一第一和第二扫描数字模拟转换器946.1和946.2，其连接到该转换和顶点后处理单元940，以在使用期间接收至少第一和第二数字校正驱动信号776序列，以及用于在使用期间将所述至少第一和第二数字校正驱动信号776序列转换成至少第一和第二非线性电压信号772；
[0210]-至少一第一和第二放大器948.1和948.2，其中，其每一者连接到电源供应单元925；
[0211]-其中该第一放大器948.1连接到该第一扫描数字模拟转换器946.1，并且构造成
在使用期间将该第一非线性电压信号772.1转换成高压输出，并且其中该第一放大器948.1经由第一高压连接972.1进一步连接到集体扫描偏转器110的第一电极；
[0212]-其中该第二放大器948.2连接到该第二扫描数字模拟转换器946.2，并且构造成在使用期间将该第二非线性电压信号772.2转换成高压输出，并且其中该第二放大器948.2经由第二高压连接972.2进一步连接到集体扫描偏转器110的第二电极。
[0213]
图11描述图像数据获取单元810的架构和部件，下面将对在图像数据获取单元810使用期间的部件和操作的更多细节进行说明。
[0214]
图像数据获取单元810包括数字模拟转换模组或adc模组1808，其包含多个模拟数字(analog to digital，ad)转换器。在一范例中，图像传感器207包含对应于多个j二次电子小射束的多个j光电二极管。所述j光电二极管的每一者，例如雪崩光电二极管(avalanche photo diode，apd)，连接到单独的模拟数字转换器。图像传感器207可还包含电子-光子转换器，例如在de 102018007455 b4中所描述的，其在此通过引用整个并入本文供供参。
[0215]
j光电二极管产生j起伏电压，其对应于在j图像子场处产生的电子。在光电二极管与adc模组1808之间，可配置多个放大器。对于多个j二次电子小射束每一者的多个j成像通道的每一者，可在校准步骤中分别调整偏移和增益，并且产生多个j校准和波动的传感器电压。在上面引用的de102018007455b4中描述配置和方法的细节。多个j校准的传感器电压被提供给adc单元1808。adc模组1808的多个j ad转换器构造成从校准的j传感器电压产生多个j数字数据串流。adc模组1808构造成以60mhz至400mhz或甚至更高之间的恒定adc时钟，产生并提供多个j数字数据串流。
[0216]
adc模组1808的多个j ad转换器由adc时钟信号控制。adc模组1808连接到扫描控制单元930。在一范例中，adc时钟信号例如与由时钟单元938产生并由扫描控制单元930提供给adc模组1808的扫描时钟信号同步。在替代范例中，adc模组1808包括单独的时钟信号产生器，并且其构造成响应于由扫描控制单元930提供的控制数据来产生adc时钟信号。
[0217]
记录器1810连接到adc模组1808，并提供至adc模组1808的接口，并且构造成接收多个j数字数据串流。记录器1810构造成将多个j数字数据串流提供给获取模组(acq)1812。acq 1812构造成接收由时钟单元938产生并由扫描控制单元930提供的扫描时钟信号。因此，acq 1812连接到扫描控制单元930。acq 1812构造成将多个数字数据串流与扫描时钟信号同步，并且将多个j同步的数字数据串流提供给图像数据分类器1820。图像数据分类器1820连接到acq 1812，并构造成将多个同步的数字数据串流分类并写入并行存取存储器1816。图像数据分类器1820包括像素平均单元1822、线平均单元1824和像素定址单元1826。三个单元1822、1824和1826可依序或并联配置。图像数据分类器1820连接到扫描控制单元930，并且构造成接收与所选定扫描程序762相对应的控制数据。像素平均单元1822和线平均单元1824构造成响应由扫描控制单元930提供的控制数据而对每个数字数据串流的多个数字数据执行处理。该处理例如可为差的平均或计算。像素定址单元1826构造成从像素平均单元1822和线平均单元1824接收多个j平均数字数据串流，并且导出像素地址并将其指派给每一数字数据。像素或线平均(line averaging)的一些范例在下面有更详细描述。像素定址单元1826连接到帧捕获器存储器或并行存取存储器1816，并且构造成根据所选定扫描程序762，将j数字数据串流的每一数字数据值写入对应于像素地址的并行存取存储器
1816中。
[0218]
在一范例中，由扫描时钟单元938提供的时钟频率或adc单元1808的时钟频率是可调的。通过例如由扫描时钟单元938调整扫描时钟频率，可以可变方式调整多个图像像素的每一者的停留时间。在一范例中，扫描时钟单元938的扫描时钟频率为200mhz，并且每个扫描位置由扫描控制单元930保持h＝2时钟信号。因此，每个扫描位置的停留时间为10ns。随着保持间隔从h＝2变为h＝3，停留时间增加到15ns。可通过由将扫描时钟单元938产生的扫描时钟频率从200mhz调整到例如180mhz，并且h＝2具有大约11ns的停留时间，或从200mhz改变到例如220mhz，且h＝3具有大约13.6ns的停留时间，以实现停留时间的微调。通过对扫描时钟频率的微调以及选择性由像素平均单元1822平均像素量，可调整有效像素停留时间，并且可实现预定的信噪比(snr)。
[0219]
帧捕获器存储器列1816被连接以用于并行读出至控制单元800，该单元构造成读出与j图像子场31.11至31.mn相对应的多个j数字图像(参见图3)。控制单元800的图像拼接单元812构造成将j数字图像拼接成与一个图像图块(例如图像图块17.k)相对应的一个数字图像文件。图像拼接单元812连接到图像数据处理器和输出814，其构造成从数字图像文件中提取信息，并构造成将数字图像文件写入存储器，或将信息从数字图像文件提供给显示器。
[0220]
根据第三实施例，图像数据获取单元810包含：
[0221]-adc模组1808，其包含连接到图像传感器207并构造成在使用期间将多个j起伏电压786转换成多个j数字传感器数据串流788的多个ad转换器；以及
[0222]-获取控制单元1812，其连接到adc模组1808和扫描控制单元930，并构造成在使用期间从多个j数字传感器数据串流788，以及从在使用期间由扫描控制单元930根据选定扫描程序762所提供的选择控制信号744，选择多个j数字图像数据值串流790；以及
[0223]-图像数据分类器1820，其连接到获取控制单元1812、扫描控制单元930、及并行存取存储器1816；
[0224]
其中图像数据分类器1820构造成在使用期间根据选定扫描程序762，在与多个j初级带电粒子小射束3的扫描位置相对应的多个存储器地址处将多个j数字图像数据值串流790写入并行存取存储器1816中。
[0225]
在一范例中，adc模组1808连接到时钟单元938，并且构造成在使用期间从时钟单元938接收时钟信号，并且使多个ad转换器的操作同步，以在使用期间将多个j起伏电压786转换成多个j数字传感器数据串流788。在一范例中，时钟单元938连接到控制单元800，并且构造成从控制单元800接收控制信号，并且构造成在使用期间改变时钟单元938的时钟频率。因此，在使用多光束带电粒子显微镜1期间，改变扫描成像操作的时钟信号和停留时间。
[0226]
多光束带电粒子显微镜1的成像控制模组820可包含多个l图像数据获取单元810.n，其包含并联配置的至少一第一图像数据获取单元810.1和一第二图像数据获取单元810.2。所述图像数据获取单元810.n的每一者可构造成接收图像传感器207的传感器数据，其对应于多个j初级带电粒子小射束的s小射束的子集，并构造成产生多个j数字图像数据值串流的数字图像数据值的s串流子集。属于l图像数据获取单元810.n的每一者的s子射束数量可相同，并且s x l＝j。s的数量例如在6与10之间，例如s＝8。并行图像数据获取单元810.n的数量l可例如为10至100或更大，这取决于初级带电粒子小射束的数量j。通过成像
控制模组820的模组化概念，可通过添加并行图像数据获取单元来增加多光束带电粒子显微镜1中带电粒子小射束的数量j。
[0227]
根据多个实施例，根据选定扫描程序762，能够通过多光束带电粒子显微镜1进行扫描操作和图像获取。在一范例中，在晶片检验任务期间，多个检验部位，例如检验部位33和检验部位35(参见图3)为检验任务的对象。对于第一检验部位33，可选择第一选定扫描程序762.1，对于第二检验部位35，可选择不同的第二选定扫描程序762.2。在一范例中，在第一测量中，根据第一选定扫描程序762.1检验第一检验部位33，并且在第二测量中，根据第三选定扫描程序762.3检验第一检验部位33。在每次图像获取期间，一选定扫描程序可能会中断并继续执行，例如用于中间监视任务。利用多光束扫描和图像获取方法707以及成像控制模组820，可实现使用多光束带电粒子显微镜的灵活扫描控制和同步图像获取，从而允许根据多个不同扫描程序的操作，其具有提高的通量和高精度。成像控制模组820的模组化架构允许成像控制模组820专用于多光束带电粒子显微镜1的配置，例如对于更简单，没有用于光束偏转或扫描校正这类附加装置的多光束带电粒子显微镜1，或更复杂的多光束带电粒子显微镜1，其包括数种用于补偿扫描所引起像差的扫描补偿器，例如多孔径校正器601或602，并包括含射束收集器130的光束偏转器350。
[0228]
因此，根据本发明的多光束带电粒子显微镜1包含：
[0229]-多光束产生器300，用于产生多个初级带电粒子小射束，；
[0230]-第一集体光栅扫描仪110和第二集体光栅扫描仪222；以及
[0231]-检测单元200，其包含检测器207；以及
[0232]-成像控制模组820，其包含扫描控制单元930和图像获取单元810，用于通过选定扫描程序762对样品的检验部位进行扫描并成像；
[0233]-扫描控制单元930包括通用扫描产生器模组932和至少一第一放大器模组936.1，其用于将至少一序列高压提供给第一集体光栅扫描仪110的电极；以及包括一第二放大器模组936.2，其用于将至少一序列高压提供给第二集体光栅扫描仪220的电极，
[0234]
其中扫描控制单元930适于选择性包括第三或进一步放大器模组936.3或936.n，用于控制第三或进一步操作单元960.3或960.n，以在使用期间与选定扫描程序762同步操作。
[0235]
在一范例中，通用扫描产生器模组932包括一顶点后处理单元，其在使用期间构造成用于对多光束带电粒子显微镜1的系统扫描所引起像差进行预补偿。在一范例中，每个放大器模组包括一顶点后处理单元、一数字模拟转换器和一放大器，因此，在每个放大器模组中，单独针对每一操作单元960.i预补偿该放大器模组与操作单元960.i一起工作来进行同步操作时的非线性，例如第一级和多光束光栅扫描仪110或第二集体多数光栅扫描仪222。
[0236]
图12至图15中例示根据选定扫描程序的图像获取和扫描程序的范例。范例例示于单一图像子场31.mn处，以及可理解的是，多个n初级带电粒子小射束3由集体多光束光栅扫描仪110同时进行光栅扫描(也参见图3)，并且多个n二次电子小射束9由集体多光束光栅扫描仪110和第二集体多光束光栅扫描仪222同时进行光栅扫描，并聚焦在检测器阵列207上，以接收多个n数据串流。
[0237]
图12a例示根据传统扫描程序的曲折光栅扫描图案的扫描程序712的第一范例。扫描程序712包括一系列线扫描，每一线扫描的线起点和线终点在相同p坐标处，并且每条线
具有随后增加光栅距离dq(例如dq＝1nm)的p坐标。在一条线的终点和下一线的起点之间，多个初级带电粒子小射束被快速移回到下一线的起点位置(“返驰”)。
[0238]
图12b例示由扫描控制单元930接收到的一些所产生信号。扫描电压up表示用于从线起点到线终点往p方向对多个初级带电粒子小射束进行重复集体扫描偏转的电压。该图表示一集体光栅扫描偏转器，其具有用于在x或p方向上扫描的一对电极，以及用于在y或q方向上扫描的一对电极。对于具有例如八个电极的集体光栅扫描仪，可因此导出对应的电压。在每个时间间隔ai中，在每个图像子场31.11至31.mn中光栅扫描单一条扫描线。扫描电压uq表示用于使多个初级带电粒子小射束在q方向上以阶梯状进行集体扫描偏转的电压。td例示在扫描控制单元930和偏转器350之间交换的触发信号，并且表示时间ci，在该时间期间，多个初级带电粒子小射束3被偏转到射束收集器130中(参见图2)。tl是提供给图像数据获取单元810的触发信号范例，每个触发信号触发与一条扫描线相对应的图像数据串流的收集。以下范例说明该操作。
[0239]
在时间t1，到达多个带电粒子小射束3的q方向上的下一线位置，并且扫描控制单元930触发偏转器350，以使多个初级带电粒子小射束3从射束收集器130偏转回去。在t2，偏转器350处于关闭状态，并且多个初级带电粒子小射束3的每一者到达基板。触发器td设定在低值，并且为t2开始用于在p方向上扫描偏转的电压斜坡。在时间t3，多个初级带电粒子小射束3的每一者到达用于下一扫描线的图像获取的起点。在t3，触发信号启动由图像数据获取单元810记录与图像像素相对应的数字值。图像数据获取单元810选择与一条扫描线中的预定像素数量s相对应的s数字图像数据的序列，并将其写入存储器。预定的像素数量s可例如为s＝8000像素，其以例如100mhz的频率收集。在一范例中，扫描控制单元930以收集频率倍数的扫描频率(例如200mhz)操作，并且扫描时钟单元938的每两个时钟信号，驱动电压up增加。每两个扫描时钟信号，adc单元1808收集传感器单元207中j光电检测器的多个j模拟电压并将其转换成多个j数字数据值，直到在时间t4达到16000个时钟信号的s＝8000数据值为止。在时间t4，将触发信号提供给偏转器350。在时间t5，当多个初级带电粒子小射束3偏转到射束收集器时，偏转器350将触发器td设定为高值。在时间t5，扫描控制单元930触发返驰至下一条扫描线的开始位置。up降低到p方向上一条线的开始位置，uq增加到与q位置中下一线相对应的下一偏转电压。
[0240]
图12例示的电压斜坡通常由对应于多个扫描位置的多个小电压阶构成。然而，在一范例中，多个j初级带电粒子小射束3的焦点5在物体表面上连续移动。在此范例中，通过初级带电粒子小射束的焦点5的移动速度除以图像数据获取步骤750的ad转换步骤752期间使用的时钟频率，决定像素的大小和形状。
[0241]
图18为使用第一扫描程序712的带电粒子显微镜1的第一操作的进一步图示。带电粒子显微镜1的图像图块17的子场31.mn(参见图3)用初级带电粒子小射束进行光栅扫描，以及产生位于物平面101内物体表面区域的数字图像区段。根据第一扫描程序712，用线号为q＝1至q的水平线53进行光栅扫描。线数目可例如为q＝8000。在根据扫描程序712的光栅扫描期间，初级带电粒子束的焦点5指向一系列相邻的像素位置，这些位置显示为正方形55。每条线53中的位置配置在具有列号p＝1至p＝p的列中。每条线53中位置55的数量p可等于线53的数量q，使得例如q＝p＝8000，但数值p也可与线53的数量q不同。
[0242]
在并行存取存储器1816中，地址区域61.mn由图像数据分类器1820保留或分配。地
址区域61.mn内的地址位置63以正方形表示。地址区域61.mn可为并行存取存储器1816内的许多地址区域61中的一个。地址区域61.mn内的地址位置63由线65给定，线号a＝1至a。线65的数量a可等于数量q。每条线65包含b个存储器位置或列号b＝1至b的列。每条线65的储存位置数量b，等于例如每条线53中图像像素p的数量。
[0243]
根据分配给一个图像数据获取单元810的初级带电粒子小射束的数量s，对应选择用于图像数据获取单元810中每一并行存取存储器1816的地址区域61.mn的数量，并且在多个l图像数据获取单元810的每一者的每一并行存取存储器1816内，可分配多个s地址区域61.1至61.s。
[0244]
在第一操作模式下，光栅扫描和图像获取均以相同时钟频率操作，并由时钟信号760同步。在例如100mhz的像素速率和每条扫描线8000个像素的情况下，可获得高达12.5khz的线扫描频率，对应于1.56hz的图像频率。传输对应于子场31.mn的图像像素55的每个检测器信号，并将其储存在相应址区域61.mn的对应单一存储器位置55中，如箭头67所示。在第一操作模式下，一条线53内的图像像素55的数量p小于或等于地址区域61.mn(q《＝b)的对应线内地址位置63的数量b，并且将与单一线53中图像像素55相对应的p检测器信号写入单一地址线65内的地址区域61.mn中，如箭头69所示。同样的适用于线53的数量q，q＜＝a。然后，控制单元800构造成从并行存取存储器1816中读出数字图像数据，并且例如可执行图像拼接。
[0245]
如图12b所示，时间ci可为可变的，并且取决于偏转器350的响应所需的实际时间。在此范例中，像素平均单元1822和线平均单元1824设定成不平均。在另一范例中，相较于扫描时钟，adc单元1808的收集频率设定成更高值，并且由adc单元1808产生的多个数字数据串流例如以200mhz操作，而扫描以100mhz操作。在此范例中，像素平均单元1822对多个数字数据串流的每对后续数字数据值求平均，以形成提供给像素定址单元1826的数字像素数据串流。
[0246]
针对像素或线平均的目的，像素平均单元1822或线平均单元1824的每一者可包含单独的存储器单元。在另一范例中，像素平均单元1822或线平均单元1824利用帧捕获器存储器列或并行存取存储器1816。然后，由像素平均单元1822和像素定址单元1826将多个数字数据串流的数字数据值写入帧捕获器存储器列或并行存取存储器1816的临时存储器位置。然后从帧捕获器存储器列1816的临时存储器位置中读出数字数据值，并因此形成像素或线平均。更多细节在2020年2月4日申请的德国专利申请案第102020102779.6号中描述，其通过引用并入本文。在第一步骤中，像素平均单元1822或线平均单元1824经由像素定址单元1826，将第一组数字数据值写入并行存取存储器1816的第一存储器地址。在第二步骤中，像素平均单元1822或线平均单元1824接收第二组数字数据。在第三步骤中，像素平均单元1822或线平均单元1824从并行存取存储器1816的第一存储器地址中读取第一组数字值。在第四步骤中，像素平均单元1822或线平均单元1824执行第一组数字值和第二组数字值的处理，并产生第三组数字值。在第五步骤中，第三组数字值经由像素定址单元1826写入并行存取存储器1816的第二存储器地址。在一范例中，第二存储器地址与第一存储器地址相同。在第二范例中，第一存储器地址是临时存储器地址。在这些范例中，第二存储器地址是与数字图像数据内像素位置相对应的存储器地址。
[0247]
像素平均单元1822或线平均单元1824的处理范例可为求平均，并且像素平均单元
1822或线平均单元1824产生第一数字值和第二数字值的平均值。在另一范例中，像素平均单元1822或线平均单元1824可配置并由控制命令触发，以执行第一数字值和第二数字值的其他处理方法。例如，可计算第一数字值和第二数字值的差值。因此，例如，可检测边缘。
[0248]
对于根据选定扫描程序762的像素或线数据处理，像素平均单元1822、线平均单元1824以及像素定址和存储器分配单元1826构造成从通用扫描命令处理步骤724接收选择控制信号744。因此，像素定址和存储器分配单元1826接收并分配例如并行存取存储器1816中的临时存储器位置。像素平均单元1822或线平均单元1824根据所选定扫描程序762的处理来接收处理信息，例如平均值或数据值之差的计算。
[0249]
图19例示带电粒子显微镜1的扫描和图像获取的第二操作模式。扫描程序类似于第一扫描程序712。图像子场31.mn再次具有q线53和图像像素55的p列。然而，每个像素55处的停留时间增加两倍，并且在每个图像像素位置处，图像数据获取单元810产生两个数字数据值。图19例示像素平均单元1822的操作范例。在每次将初级带电粒子引导到像素位置55时，将产生两个数字数据值，并通过像素定址单元1826将其写入并行存取存储器1816的地址区域61.nm内两相邻存储器位置。在第一时钟间隔期间，初级带电粒子束被引导到第一像素位置，并且第一数字图像值由adc模组1808产生并被写入第一存储器位置。在第二时钟间隔期间，初级带电粒子束仍被引导到第一像素位置，第二数字图像值由adc模组1808产生并被写入第二存储器位置，这样在每条扫描线53之后，两个相邻存储器线65填入数字图像数据值的序列。这也由箭头69示出，指示每条像素线53被写入至少两个存储器地址线65。在此范例中，存储器地址线65的数量a必须是图像像素线53的数量q的两倍。
[0250]
在一范例中，控制单元800可构造成例如通过平均来自第一和第二存储器地址的第一和第二数字图像值的每一者，从并行存取存储器1816的每个地址区域61.nm中导出物体表面的数字图像区段。在另一范例中，像素平均单元1822在内部执行平均，并且第一和第二数字图像值在被写入存储器地址位置之前，在像素平均单元1822内被求平均并组合为一个数字图像值。
[0251]
图20例示带电粒子显微镜1的扫描和图像获取的第三操作模式范例。在第三操作模式中，应用修改的扫描程序712.2，在此期间，每条像素线53经过光栅扫描两次。示意性例示修改后的扫描程序712.2。在一范例中，可仅重复扫描程序712。在沿着像素线53.1往第一方向的第一光栅扫描期间，像素的第一数量p被初级带电粒子小射束照射，并且产生数字图像数据的第一序列，并将其写入第一线65.1内并行存取存储器1816的地址区域61.nm中。在沿着相同像素线53.1往第一方向的后续第二光栅扫描期间，像素的第一数量p再次被初级带电粒子小射束照射，并且产生数字图像数据的第二序列，并将其写入第一线65.2内并行存取存储器1816的地址区域61.nm中。在此范例中，每个像素位置被初级带电粒子小射束照射至少两次。这也由箭头69示出，指示每条像素线53被写入至少两个存储器地址线65。如第二范例中，存储器地址线65的数量a必须是图像像素线53的数量q的两倍。
[0252]
在一范例中，控制单元800可构造成例如通过平均来自第一和第二存储器位置的第一和第二数字图像值的每一者，从并行存取存储器1816的每个地址区域61.nm中导出物体表面的数字图像区段。如前述，其他处理操作也可能。
[0253]
在图19和图20的范例中，物体表面上的每一像素位置被光栅扫描两次，并且地址区域61需要两倍于图18的范例的存储器位置。因此，通过对与j子场31相对应的数据序列进
行照明、检测和转换而产生的数字数据值序列，可能会超出并行存取存储器1816的容量。在一范例中，可将光栅扫描和图像获取的方法分为至少两个阶段，因此在第一阶段中，对第一组线进行光栅扫描，并且将第一组数字图像数据写入存储器1816的存储器位置61。然后由控制单元800读出第一组数字图像数据。在第二阶段，对第二组线进行光栅扫描，并将第二组数字图像数据写入存储器1816的存储器位置61。然后，第二组数字图像数据由控制单元800读出，例如由图像拼接单元812与第一组数字图像数据一起进行处理。在从第一阶段到第二阶段的过渡期间，第一组数字图像数据从存储器地址区域61重新放置到控制单元800的临时存储器中。在重新放置之后，地址区域61可供第二组数字图像数据使用。该处理也可连续进行，并且阶段数更多。
[0254]
在扫描程序的范例中，以相反顺序重复例如第一扫描程序712的每个随后扫描线的扫描操作，并且每个图像子场的每条线随后在正和负p方向上被扫描两次。在此范例中，线平均单元1824被提供有触发信号，以执行两个随后数字数据值串流的线平均，并且产生代表每一子场的数字图像内一线的图像像素值的多个像素数据值串流。通过对在相反扫描方向上产生的线扫描信号求平均，并由线平均单元1824求平均，产生例如半导体特征件的线或边缘的对称图像信号。在另一范例中，将来自第一正方向上一线的第一扫描的第一信号以及来自第二负方向上一线的第二扫描的第二信号相减，从而检测和强化边缘。
[0255]
在所示的范例中，第一像素线53.1的第一扫描和第二扫描会依序执行，并且地址线65.1和65.2依序排列，但并不一定如此，其他配置也可能。例如，可将根据第一扫描操作的第一数字数据序列写入第一存储器区域61.mn.1，并且可将根据第二扫描操作的第二数字数据序列写入第二存储器区域61.mn.2(未显示)，其与第一存储器区域61.mn.1分开。其他范例例示于图21中。在此范例中，线平均单元1824和像素定址单元1826构造成将第一序列数字数据值写入临时存储器位置75。将从第一扫描线53.1中像素位置55.1收集并转换到的数字数据值分配给临时存储器位置75。箭头67.1例示该分配。在图21b所示的第二步骤中，第二序列数字数据值从第一扫描线53.1中像素位置55.2收集并转换。同时，线平均单元1824从临时存储器位置75中读出第一数字数据值序列，并对第一和第二数字数据值执行处理73，以计算第三数字数据值。最后，第三数字数据值被写入并行存取存储器1816中的地址区域61.mn内(由箭头67.2和箭头71共同指示)。如以上范例中所述，地址区域61.mn分配给子场31.mn。在另一范例中，线平均单元1824还可构造成针对所选的一组扫描位置计算数字数据值序列上的平均值，并且可构造成对数字数据值序列进行统计分析。
[0256]
在单个初级带电粒子小射束的范例中说明图19至图21的不同像素或线平均方法。应了解，在具有多个j初级带电粒子小射束3的多光束带电粒子显微镜1中，图18至图21的示图适用于多个j初级带电粒子小射束。
[0257]
在第一扫描程序712的范例中例示图19至图21的不同像素或线平均方法，但是像素或线平均的范例不限于第一扫描程序712。在范例中，每个初级带电粒子小射束被至少两次引导至物体表面上每一像素位置，并且在其期间将初级带电粒子小射束引导到像素的累积时间间隔增加。累积的时间间隔对应于停留时间。
[0258]
在上面的范例中，停留时间增加两倍。然而，利用像素平均单元1822或线平均单元1824，停留时间可具有每偶数增加。例如，为了将停留时间增加三倍，每个像素被初级带电粒子小射束照射三次，并且可同前述范例等效计算三个数字数据值的平均值。
[0259]
根据包括像素平均或线平均单元1822、1824的操作模式，多光束扫描和图像获取方法707包括选择一选定扫描程序762，例如扫描程序712或716，根据所选定扫描程序762，集体偏转样品7的表面25上多个j图像子场上的j初级带电粒子小射束3，获取j起伏电压串流786，以时钟速率760转换j起伏电压串流786以形成j数字图像数据值串流790，处理来自数字图像数据值790的j串流的每一者的至少两个数字图像数据值以形成总和、平均数字图像数据值或数字图像数据值之差，以及将包括和、平均数字图像数据值或数字图像数据值之差的j数字图像数据值串流790写入共用存取存储器1816、在预定义存储器位置上。在图19的范例中，所述多个图像子场31每一者内的每一像素位置55由具有延长停留时间的初级带电粒子小射束照明。例如，在100hz的采样时钟频率下，数据采样频率对应于10ms的采样速率。在上面的范例中，例如停留时间为20ms，相较于采样时钟频率760的倒数，停留时间增加一倍。一般而言，该停留时间可对应于g乘以时钟速率的倒数，其中g为g＝2、3、4或更大的整数。在图19的范例中，扫描程序762包含一扫描图案，例如扫描图案712、714、716.1、716.2或716.3，并且还包含利用扫描图案712、714、716.1、716.2或716.3中的至少一个对每个像素位置55进行重复扫描照明，其中所述多个j初级带电小射束3的每一者在所述多个图像子场31的每一者中。使用此方法，可增加从物体表面区域收集的数字图像数据的信噪比(signal to noise ratio，snr)。利用下述的扫描程序716的第三范例(参见图14)，还可仅在每个子场31.mn内，针对从数个扫描图案716.1至716.3中的一个选定扫描图案，例如扫描图案716.3，增加累积停留时间。由此例如可结合具有较高snr的选定区域的图像来获得物体表面区域的概览图像。
[0260]
图13a例示扫描程序714的第二范例。在此范例中，每个扫描路径遵循曲折形状的路径，如针对一图像子场31.mn所示。图13b例示对应信号的范例。扫描程序714的第二范例比第一扫描程序712更快，并且在返驰期间不需要光束偏转器350将光束偏转到射束收集器130中。在时间t6，对应于从结束位置到开始位置的线扫描，在up的下降阶段期间开始由图像数据获取单元810进行的新图像数据获取。提供给图像数据获取单元810的触发信号tl被设定为第二值，例如低触发信号，像素定址单元1826以相反顺序提供像素地址，以考虑反向扫描方向。在时间间隔ai(例如s＝8000个收集像素)之后，将触发器tl设置为零以停止图像获取。在时间ci期间，通过将uq切换到下一偏转电压，以使多个j初级带电粒子小射束偏转到j图像子场每一者中j下一条扫描线中，扫描过程还原并步进入下一条扫描线。在时间t7，到达下一条扫描线的起始位置，并且开始用于沿正p方向扫描到线末端的扫描电压斜坡up。触发tl切换到第一触发信号电平，在此范例中该第一触发信号电平为高值，并且像素定址单元1826以线性顺序提供像素地址，以考虑正p坐标中的扫描方向。
[0261]
图14例示在图像子场31.mn的范例中的扫描程序716的第三范例。扫描程序716的第三范例在每一图像子场中包含多个扫描图案，例如第一扫描图案716.1、第二扫描图案716.2和第三扫描图案716.3。扫描图案716.1至716.3彼此分离配置。扫描图案716.3相对于p-q坐标系统旋转。可配置扫描图案716.1至716.3的间隔，以最小化或减轻样品的带电效应。扫描图案716.3的旋转可用于在不同扫描方向上测量感兴趣的结构，例如，半导体结构通常沿水平(h)或垂直(v)方向配置。在这情况下，在偏离h-v方向的方向上进行附加扫描可能是有利的。在此范例中，可跳过图像拼接单元812，并且图像数据仅用于图像数据处理器和输出单元814中的图像数据处理，诸如线宽测量、线边缘粗糙度测量等。
[0262]
利用前述设备和方法，实现复杂的扫描程序，像是具有扫描图案716.1至716.3的扫描程序的第三范例。在第一步骤中，由控制单元800描述扫描程序。在第二步骤中，扫描程序由扫描产生器模组932在扫描命令处理步骤724中以线或点命令分割，如前述。线或点命令由顶点后处理步骤726处理，并提供给放大器模组936.1至936.n，以执行特定的扫描偏转控制步骤730。将多个驱动电压972提供给例如集体多光束光栅扫描仪110和222的电极。提供另一触发信号给图像数据获取单元810，以用于在对应于单位像素坐标的存储器地址值处进行同步数据收集，并将像素数据写入并行存取存储器1816中。
[0263]
扫描程序的其他范例可包含隔行扫描技术，该技术随后使用分离的扫描线扫描图像子场。例如，在第一扫描图案中，以类似于第一或第二扫描程序的扫描图案扫描每三行，例如1
–4–
7以及之后的行，在第二扫描图案中，以类似于第一或第二扫描程序的扫描图案扫描下一组每三行，例如2
–5–
8以及之后的行。在另一范例中，扫描程序遵循提高分辨率的光栅扫描策略，例如，从每个图像子场的第一512x 512像素的第一光栅扫描图案开始，并且第二512x 512像素的第二光栅扫描图案配置在第一光栅扫描图案的前512x 512像素之间。通过配置在每个图像子场的第一和第二多个像素之间的1024x1024像素的第三光栅扫描图案继续该操作，并添加另外的光栅扫描图案，例如2048x 2048像素，直到获得每个图像子场所需的分辨率(例如8000x 8000像素)的图像获取。
[0264]
在扫描程序的另一范例中，扫描程序包含在每个图像子场的预定位置处的第一小扫描图案，例如类似于扫描图案716.3。扫描程序包含类似于例如第二扫描程序714的第二扫描图案。在执行第二扫描图案期间，第二扫描图案至少中断一次，并且重复第一扫描图案例如二或三次，并且监视多光束带电粒子显微镜1的漂移。根据重复扫描操作和第一扫描图案的图像获取的结果，可触发主动补偿器的漂移补偿，或者触发多光束带电粒子显微镜1的校准或调整。提供主动漂移控制的方法和解决方案例如在2020年5月28日申请的德国专利申请案第102020206739.2号中揭露，其通过引用合并入本文供参考。
[0265]
当仅需要检验晶片表面的表面区段时，例如以执行度量任务，或通常被称为裸芯对裸芯比较或裸芯与数据库比较的任务，在特殊的检验任务中会提供扫描程序的另一优点，该扫描程序相较于子场31.mn包含至少一较小区域的扫描图案。在此检验任务中，仅检验晶片表面的各个区段，并且例如各个区段彼此进行比较，或者例如与从理想晶片表面的cad数据导出的数据进行比较。因此，根据本发明的扫描和图像获取方法提高了晶片检验任务的产量。
[0266]
图15说明扫描程序762的另一范例。在一范例中，多光束带电粒子显微镜1的多个j初级带电粒子小射束3以六边形光栅配置布置，图像子场29的中心分布在六边形阵列处。图15例示以十字符号形表示的初级带电粒子小射束3的10个中心29.ij的范例(未示出小射束)。在现有技术中，如图3所示，对应的图像子场31构造成矩形图像子场。然而，利用图像数据获取单元810以及多光束扫描和图像获取方法707，并且根据本发明的实施例，还可光栅扫描六边形图案27h中的多个初级带电粒子小射束3。在根据六边形图案27h的六边形扫描程序762中，在p方向上的扫描线长度可变，并且其在不同线的扫描期间根据q坐标而改变。因此，根据六边形扫描图案27h进行光栅扫描的对应图像子场31.ij具有六边形状(仅例示其中两个而不含扫描线27h)。因此，相较于根据图3的矩形扫描图案，每个初级带电粒子3的扫描偏转最大值减小了约10％，并且三阶扫描引起的失真减少至少20％，例如25％到30％。
[0267]
因此，根据一实施例的多光束带电粒子显微镜1包含：
[0268]-多光束产生器300，用于产生六边形光栅配置下的多个j初级带电粒子小射束3；
[0269]-第一集体光栅扫描仪110和第二集体光栅扫描仪222；以及
[0270]-检测单元200，其包含检测器207；以及
[0271]-成像控制模组820，其包含扫描控制单元930和图像获取单元810，用于通过多个j图像子场31对样品的检验部位进行扫描并成像，所述j图像子场31的每一者具有六边形形状。
[0272]
图16描述根据图15的具有多个初级带电粒子小射束的六边形光栅配置的多光束带电粒子显微镜1的操作范例。用十字符号显示多个图像子场31中仅七个中心坐标29.ij。当集体多光束偏转器110处于关闭状态时，每个中心坐标29.ij表示多个初级带电粒子小射束3的的焦点5。在图16a中，显示图15的配置，其中中心坐标的配置以平行于x-y坐标的列和行配置。六边形子场31.ij的直径为d1，该子场由根据预定义扫描程序的扫描图案27h进行光栅扫描。在多光束带电粒子显微镜1的操作期间，例如由于工作距离或图像平面调整，由于物镜102(其可配置为磁浸透镜)的工作条件改变，可能会出现光栅配置或初级带电粒子小射束3的旋转37。对于具有不变扫描程序27h的传统扫描操作，扫描线的方位将旋转相同的旋转角度37，并且扫描操作不平行于或垂直于xy坐标系统，这与样品台500和样品表面25的坐标系统一致。使用未经修改的扫描程序进行扫描图案27h扫描的扫描操作将产生扫描线，例如沿着p轴的扫描线，该扫描线相对于x轴旋转角度37。在这情况下，利用多光束带电粒子显微镜1进行扫描成像的成像结果可取决于焦点位置的工作距离。然而，利用根据以上实施例的图像数据获取单元810和多光束扫描和图像获取方法707，即使当具有中心坐标29.ij和pq坐标系的光栅配置旋转角度37，多光束带电粒子显微镜1也构造成维持例如平行于x方向的扫描方向。根据光栅配置的旋转37，具有扫描图案27h的第一扫描程序更改为第二扫描程序27h2，其可覆盖与具有直径d2并且扫描线与x方向平行的稍大图像子场31相对应的稍大区域。通过改变第一扫描程序27h和第二扫描程序27h2之间扫描线的长度或扫描线的数目中的至少一个，多个j图像子场31的大小已改变并且图像图块被多个图像子场覆盖，但以重叠区域39略有增加为代价。另外，在扫描命令处理步骤724期间，扫描程序762包括单位扫描命令764的序列的旋转，以补偿扫描坐标系统p和q的旋转。
[0273]
扫描程序或扫描图案的变化不仅限于六边形光栅配置，还可应用于一维光栅配置、圆形光栅配置或矩形光栅配置，如图3所示。
[0274]
利用根据实施例的图像数据获取单元810和多光束扫描和图像获取方法707，多光束带电粒子显微镜1构造成用于以扫描线的任意扫描取向进行图像扫描，例如平行于x方向、平行于y方向或平行于任意角度的方向，因此保持完全覆盖具有多个大小合适图像子场的图像图块。例如，x-y坐标系统表示诸如晶片这类样品的取向，并且扫描线的取向以晶片结构的取向为取向。此结构可例如包括水平和垂直线或边缘(所谓的hv结构)，并且在一些范例中，较佳以预定义、恒定角度(例如垂直于线或边缘)来光栅扫描所述线或边缘。因此，根据一实施例的多光束带电粒子显微镜1包含：
[0275]-多光束产生器300，用于产生多个j初级带电粒子小射束3，
[0276]-第一集体光栅扫描仪110和第二集体光栅扫描仪222；以及
[0277]-检测单元200，其包含检测器207；以及
[0278]-物镜102；
[0279]-成像控制模组820，其包含扫描控制单元930和图像获取单元810，用于通过配置在多个j图像子场31中多个扫描线来控制扫描多个j初级带电粒子小射束3，并用于控制样品表面的图像图块获取，
[0280]
其中成像控制模组820构造成相对于样品取向改变多个扫描线的取向，并改变扫描线的至少长度或扫描线的数量，以改变用于覆盖图像图块的多个j图像子场31的大小。在一范例中，通过改变物镜102的工作条件，改变多个扫描线的取向根据多个j初级带电粒子小射束3的光栅配置的旋转进行。
[0281]
在所有示图中，通过仅例示少量扫描线，简化所例示的扫描程序762。应了解，图像像素的数量可为例如8000x 8000或更多，在此范例中包含8000条扫描线。
[0282]
从说明书中将清楚了解，范例和实施例的组合以及各种修改是可能的，并且可类似于实施例或范例来应用。初级光束的带电粒子可例如是电子，但也可为其他带电粒子，例如氦离子。二次电子在狭义上包括次级电子，但也包括通过初级带电粒子子束与样品相互作用而产生的任何其他次级带电粒子，诸如由反向散射电子产生的反向散射电子、或第二级的二次电子。在另一范例中，可收集二次离子而不是二次电子。
[0283]
通过以下条款描述本发明：
[0284]
条款1：一种多光束带电粒子扫描电子显微镜1的校准方法，包含：
[0285]-第一步骤，通过用集体多光束光栅扫描仪110在校准样品的表面25上以第一驱动信号v1(p,q)对多个初级带电粒子小射束3进行光栅扫描，执行校准测量；
[0286]-第二步骤，从校准测量中导出多个扫描所引起子场失真图案，包含针对多个初级带电粒子小射束3的每一者导出扫描所引起失真图案，
[0287]-第三步骤，分析所述多个扫描所引起子场失真图案，并且导出一校正信号c(p,q)；
[0288]-第四步骤，用该校正信号c(p,q)修改该第一驱动信号v1(p,q)，并且导出用于驱动该集体多光束光栅扫描仪110的修改的驱动信号v2(p,q)；
[0289]-由此减少最大扫描所引起的失真。
[0290]
条款2：如条款1所述的方法，其中该第三分析步骤包含：
[0291]-通过统计方法导出所述多个扫描所引起失真图案的参考失真图案，该统计方法包含平均值、加权平均值、或中间值的计算；以及
[0292]-从该参考失真图案导出该校正信号c(p,q)。
[0293]
条款3：如条款1或2所述的方法，其中重复所述第一至第四步骤，直到所述多个初级带电粒子小射束3的每一者的最大扫描所引起子场失真最小化到预定阈值以下。
[0294]
条款4：如条款1或2所述的方法，其中所述多个初级带电粒子小射束3的大多数最大扫描所引起失真降低到预定阈值以下，并且少数单独初级带电粒子小射束的最大扫描所引起子场失真超过预定阈值。
[0295]
条款5：如条款1至4中任一者所述的方法，其中该校正信号c(p,q)储存在集体多光束光栅扫描仪110的控制单元的存储器中，以根据一选定扫描程序对扫描所引起失真进行预补偿。
[0296]
条款6：一种多光束扫描和图像获取方法707，用于控制在多个j图像子场上的多个
j初级带电粒子小射束3的集体扫描，并利用多光束带电粒子显微镜1获取与多个j图像子场相对应的多个j数字图像数据，包含：
[0297]-配置步骤710，用于提供多个扫描程序762并用于选择一选定扫描程序；
[0298]-通用扫描处理步骤720，在该步骤中，接收该选定扫描程序762，并且至少一第一序列的预补偿数字扫描命令766和选择控制信号744从该选定扫描程序762中产生；
[0299]-特定扫描偏转控制步骤730，在该步骤中，从该至少第一序列的预补偿数字扫描命令766产生至少一第一放大序列的驱动电压744，并且在该步骤中，将至少一第一放大序列的驱动电压744提供给集体偏转步骤742，该集体偏转步骤742用于在样品7的表面25上的所述多个j图像子场上方使所述多个j初级带电粒子小射束3集体偏转；
[0300]-图像数据获取步骤750，在该步骤中，转换和选择在模拟数据收集步骤748从图像传感器单元207收集的j起伏电压串流786，以形成j数字图像数据值串流790，该j数字图像数据值串流790已在多个j存储器位置处写入共用存取存储器内，以形成与所述多个j图像子场相对应的所述多个j数字图像数据，因此通过由该通用扫描处理步骤720所产生并提供的选择控制信号744来控制选择和写入。
[0301]
条款7：如条款6所述的方法，还包含并行读取和图像处理步骤758，在该步骤中，从该共用存取存储器中读取与所述多个j图像子场相对应的所述多个j数字图像数据，并执行图像处理。
[0302]
条款8：如条款7所述的方法，其中该图像处理步骤包含以下中的一个：图像滤波、图像配准、阈值操作、物体检测、图像物体的尺寸测量、失真补偿、对比度增强、反卷积操作、或应用于与多个j图像子场相对应的所述多个j数字图像数据的每一者的图像关联。
[0303]
条款9：如条款7所述的方法，其中该图像处理步骤包含拼接操作，以从所述多个j数字图像数据形成单一数字图像文件。
[0304]
条款10：如条款6至9中任一者所述的方法，其中在该通用扫描处理步骤720期间，至少一第一序列的单位扫描命令764产生在标准化子场坐标(u,v)中，并且通过应用包括旋转、比例尺变更、或考虑预定校正函数c(p,q)中的一个的操作，将第一序列的单位扫描命令764转换成图像子场坐标(p,q)中的预补偿数字扫描命令766的序列。
[0305]
条款11：如条款10所述的方法，其中在通用扫描处理步骤720期间产生的选择控制信号744包含第一序列的单位扫描命令764，以及在图像数据获取步骤750期间，将j数字图像数据值串流790写入该共用存取存储器、在与第一序列的单位扫描命令764相对应的多个j存储器位置处。
[0306]
条款12：如条款6至11中任一者所述的方法，其中该方法还包含扫描同步控制步骤718，并且其中在通用扫描处理步骤720期间，同步控制命令768与扫描同步控制步骤718交换。
[0307]
条款13：如条款6至12中任一者所述的方法，其中多个j初级带电粒子小射束3构造成光栅配置，其在使用期间相对于台架或安装在台架上样品的坐标系统的取向旋转一旋转角度，并且其中在通用扫描处理步骤720中，调整该单位扫描命令764的序列，以补偿光栅配置的旋转。
[0308]
条款14：一种多光束带电粒子显微镜1，包含：
[0309]-至少一第一集体光栅扫描仪110，用于集体扫描多个j图像子场31.11至31.mn上
方的多个j初级带电粒子小射束3；以及
[0310]-检测系统200，其包含检测器207，该检测器用于检测多个j二次电子小射束9，每一二次电子小射束对应于所述j图像子场31.11至31.mn中的一个；以及
[0311]-成像控制模组820，该成像控制模组820包含：
[0312]-扫描控制单元930，其连接到该第一集体光栅扫描仪110，并构造成在使用期间根据第一选定扫描程序762，使用该第一集体光栅扫描仪110控制多个j初级带电粒子小射束3的光栅扫描操作；
[0313]-至少一图像数据获取单元810，其连接到该扫描控制单元930和该检测器207，构造成用于在使用期间从检测器207获取并选择多个s图像数据，以与由该扫描控制单元930提供的时钟信号同步，并且构造成根据第一选定扫描程序762，将所述多个s图像数据在相应存储器位置处写入并行存取存储器1816中，其中s《＝j。
[0314]
条款15：如条款14所述的多光束带电粒子显微镜1，其中该扫描控制单元930包含一时钟信号产生器938，其构造成在使用期间将该时钟信号提供给扫描控制单元930和图像获取单元810。
[0315]
条款16：如条款15所述的多光束带电粒子显微镜1，其中该扫描控制单元930可进一步连接到至少一进一步系统960，其构造成与光栅扫描操作同步操作。
[0316]
条款17：如条款16所述的多光束带电粒子显微镜1，其中至少一进一步系统960可为集体偏转器350，其构造成在使用期间将所述多个j初级带电粒子集体偏转到射束收集器130中。
[0317]
条款18：如条款14至16中任一者所述的多光束带电粒子显微镜1，还包含在检测系统200中的第二集体光栅扫描仪222，并且该扫描控制单元930进一步连接到该第二集体光栅扫描仪222。
[0318]
条款19：如条款18所述的多光束带电粒子显微镜1，其中该成像控制模组820还包含电压供应器925，该电压供应器构造成提供电压给所述扫描控制单元930和图像获取单元810，并构造成在使用期间将驱动电压提供给该第一集体光栅扫描仪110或该第二集体光栅扫描仪222。
[0319]
条款20：如条款14至19中任一者所述的多光束带电粒子显微镜1，其中该扫描控制单元930还包含：
[0320]-扫描产生器模组932，其连接到时钟单元938；以及
[0321]-第一放大器模组936.1，其连接到该第一集体光栅扫描仪110；以及
[0322]-第二放大器模组936.2，其连接到该第二集体光栅扫描仪222；
[0323]-该扫描产生器模组932构造成在使用期间产生并提供一系列预补偿数字扫描命令给该第一放大器模组936.1和该第二放大器模组936.2；以及
[0324]-该第一放大器模组936.1构造成在使用期间产生至少一第一放大序列的驱动电压给该第一集体光栅扫描仪110的电极；
[0325]-该第二放大器模组936.2构造成在使用期间产生至少一第二放大序列的驱动电压给该第二集体光栅扫描仪222的电极。
[0326]
条款21：如条款14至20中任一者所述的多光束带电粒子显微镜1，其中该扫描产生器模组932进一步连接到图像获取模组810。
[0327]
条款22：如条款14至21中任一者所述的多光束带电粒子显微镜1，其中该扫描控制单元930包含至少一进一步放大器模组936.3，其连接到系统960.3，该系统构造成在使用期间与该光栅扫描偏转同步操作。
[0328]
条款23：如条款14至22中任一者所述的多光束带电粒子显微镜1，其中该至少一个图像数据获取单元810、或所述图像数据获取单元810的每一者包含：
[0329]-adc模组1808，其包含多个ad转换器，ad转换器连接到该图像传感器207并构造成在使用期间将所述多个s起伏电压786转换成多个s数字传感器数据串流788；以及
[0330]-获取控制单元1812，其连接到该adc模组1808和该扫描控制单元930，并构造成在使用期间从所述多个s数字传感器数据串流788、以及从在使用期间由扫描控制单元930根据选定扫描程序762所提供的选择控制信号744，选择多个s数字图像数据值串流790；以及
[0331]-图像数据分类器1820，其连接到该获取控制单元1812、该扫描控制单元930、以及该并行存取存储器1816；
[0332]
其中该图像数据分类器1820构造成在使用期间根据选定扫描程序762，将所述多个s数字图像数据值串流790写入并行存取存储器1816中、在与多个j初级带电粒子小射束3的扫描位置相对应的多个存储器地址处。
[0333]
条款24：如条款23所述的多光束带电粒子显微镜1，其中adc模组1808可连接到时钟单元938，并且构造成在使用期间从时钟单元938接收时钟信号，并且使所述多个ad转换器的操作同步，以在使用期间将所述多个s起伏电压786转换成多个s数字传感器数据串流788。
[0334]
条款25：如条款24所述的多光束带电粒子显微镜1，其中该时钟单元938连接到控制单元800，并且构造成从该控制单元800接收控制信号，并且构造成在使用期间改变该时钟单元938的时钟频率。
[0335]
条款26：如条款14至25中任一者所述的多光束带电粒子显微镜1，其中该成像控制模组820包含多个l图像数据获取单元810，其中l为l＝8、10或更大。
[0336]
条款27：如条款26所述的多光束带电粒子显微镜1，其中数量s由s＝6、8、10或12给定。
[0337]
条款28：一种多光束带电粒子显微镜1，包含：
[0338]-多光束产生器300，用于产生多个初级带电粒子小射束；
[0339]-第一集体光栅扫描仪110和第二集体光栅扫描仪222；以及
[0340]-检测单元200，其包括检测器207；以及
[0341]-成像控制模组820，其包含扫描控制单元930和图像获取单元810，用于通过选定扫描程序762对样品的检验部位进行扫描并成像；
[0342]-该扫描控制单元930包含通用扫描产生器模组932和至少一第一放大器模组936.1，用于将至少一序列的高压提供给该第一集体光栅扫描仪110的电极；以及包含第二放大器模组936.2，用于将至少一序列的高压提供给该第二集体光栅扫描仪220的电极，
[0343]
其中该扫描控制单元930调适成选择性包括第三或进一步放大器模组936.3或936.n，用于控制第三或进一步操作单元960.3或960.n，以在使用期间与选定扫描程序762同步操作。
[0344]
条款29：如条款28所述的多光束带电粒子显微镜1，其中该通用扫描产生器模组
932包含顶点后处理单元，其构造成在使用期间用于对多光束带电粒子显微镜1的系统扫描所引起像差进行预补偿。
[0345]
条款30：如条款28所述的多光束带电粒子显微镜1，其中每个放大器模组包括顶点后处理单元、数字模拟转换器和放大器，使得在每个放大器模组中，单独对每一操作单元960.i预补偿用于同步操作的该放大器模组结合该操作单元960.i的操作的非线性。
[0346]
条款31：如条款30所述的多光束带电粒子显微镜1，其中操作单元960.i是所述第一集体多光束光栅扫描仪110或第二集体多光束光栅扫描仪222。
[0347]
条款32：该多光束带电粒子显微镜1，构造成执行如条款1至13所述的所述方法中的任一者。
[0348]
条款33：一种多光束带电粒子显微镜1，包含：
[0349]-多光束产生器300，用于产生六边形光栅配置的多个j初级带电粒子小射束3；
[0350]-第一集体光栅扫描仪110和第二集体光栅扫描仪222；以及
[0351]-检测单元200，其包括检测器207；以及
[0352]-成像控制模组820，其包含扫描控制单元930和图像获取单元810，用于通过多个j图像子场31对样品的检验部位进行扫描并成像，所述j图像子场31的每一者具有六边形形状。
[0353]
条款34：一种多光束带电粒子显微镜1，包含：
[0354]-多光束产生器300，用于产生多个j初级带电粒子小射束3；
[0355]-第一集体光栅扫描仪110和第二集体光栅扫描仪222；以及
[0356]-检测单元200，其包括检测器207；以及
[0357]-物镜102，
[0358]-成像控制模组820，其包含扫描控制单元930和图像获取单元810，用于控制扫描所述多个j初级带电粒子小射束3，并用于通过配置在多个j图像子场31中的多个扫描线来控制样品表面的图像图块的获取，
[0359]
其中该成像控制模组820构造成相对于样品取向改变所述多个扫描线的取向。
[0360]
条款35：如条款34所述的多光束带电粒子显微镜1，其中该成像控制模组820进一步构造成改变扫描线的至少一长度或扫描线的数量，以改变用于覆盖图像图块的所述多个j图像子场31的大小。
[0361]
条款36：如条款34或35所述的多光束带电粒子显微镜1，还包含控制单元800，用于控制物镜102的工作条件，并且其中所述多个扫描线的取向根据由物镜102的工作条件变化所引起的所述多个j初级带电粒子小射束3的光栅配置旋转而变化。
[0362]
条款37：一种多光束扫描和图像获取方法707，用于控制在多个j图像子场上的多个j初级带电粒子小射束3的集体扫描，并利用多光束带电粒子显微镜1获取与多个j图像子场相对应的多个j数字图像数据，包含：
[0363]-选定扫描程序762的选择；
[0364]-根据该选定扫描程序762，使样品7的表面25上的所述多个j图像子场上的所述多个j初级带电粒子小射束3集体偏转；
[0365]-获取j起伏电压串流786；
[0366]-以时钟速率760转换j起伏电压串流786，以形成j数字图像数据值串流790；
[0367]-处理来自j数字图像数据值串流790的每一者的至少两个数字图像数据值，以形成总和、平均数字图像数据值、或数字图像数据值的差；
[0368]-将包括总和、平均数字图像数据值、或数字图像数据值的差的j数字图像数据值串流790写入共用存取存储器1816中、在预定存储器位置处。
[0369]
条款38：如条款37所述的方法，还包含下列步骤：
[0370]-从所选定扫描程序762产生至少一第一序列的预补偿数字扫描命令766和选择控制信号744；
[0371]-从该至少第一序列的预补偿数字扫描命令766产生至少一第一放大序列的驱动电压774；
[0372]-将至少第一放大序列的驱动电压774提供给集体偏转步骤742。
[0373]
条款39：如条款37或38所述的方法，其中该扫描程序762包含对像素位置55的扫描照明，在所述多个j图像子场31的每一者内的所述多个j初级带电粒子小射束3的每一者的停留时间对应于g乘以在转换j起伏电压串流786以形成j数字图像数据值串流790的步骤中所应用的时钟速率760的倒数，并且其中g为g＝2、3、4或更大的整数。
[0374]
条款40：如条款37或39所述的方法，其中该扫描程序762包含扫描图案712、714、716.1、716.2或716.3，并且还包含利用所述扫描图案712、714、716.1、716.2或716.3中的至少一者对每个像素位置55进行重复扫描照明，其中所述多个j初级带电小射束3的每一者在所述多个图像子场31的每一者中。
[0375]
附图标记列表提供如下：
[0376]
1 多小射束带电粒子显微镜以及检测系统
[0377]
3 形成多个初级带电粒子小射束的一个或多个初级带电粒子小射束
[0378]
5 初级带电粒子束或焦点
[0379]
7 物体、例如晶片
[0380]
9 形成多个二次电子小射束的二次电子小射束
[0381]
11 二次电子束路径
[0382]
13 初级带电粒子束路径
[0383]
15 次级带电粒子像斑
[0384]
17 图像图块
[0385]
19 图像图块的重叠区域
[0386]
21 图像图块的中心位置
[0387]
25 晶片表面
[0388]
27 初级小射束的扫描路径
[0389]
29 图像子场的中心
[0390]
31 一个或多个图像子场
[0391]
33 第一检验部位
[0392]
35 第二检验部位
[0393]
37 光栅配置的旋转
[0394]
39 子场31的重叠区域
[0395]
53 像素线
[0396]
55 像素或照明点位置
[0397]
61、61.mn 分配给一个子场、例如子场31.mn的地址区域
[0398]
63 地址位置
[0399]
65 地址线
[0400]
67 像素分配
[0401]
69 线分配
[0402]
71 暂时存储器重新配置
[0403]
73 处理操作
[0404]
75 暂时存储器地址
[0405]
100 物体照射单元
[0406]
101 物体或图像或焦平面
[0407]
102 物镜
[0408]
103 场透镜组
[0409]
105 多小射束带电粒子显微镜系统的光轴
[0410]
108 第一束交叉
[0411]
109 交叉平面
[0412]
110 集体多光束光栅扫描仪
[0413]
130 射束收集器
[0414]
153 偏转器电极
[0415]
157 离轴或场小射束
[0416]
189 行进小射束的交叉体积
[0417]
200 检测单元
[0418]
205 投射系统
[0419]
206 静电透镜
[0420]
207 图像传感器
[0421]
208 成像透镜
[0422]
209 成像透镜
[0423]
210 成像透镜
[0424]
212 第二交叉
[0425]
214 孔径过滤器
[0426]
216 主动元件
[0427]
218 第三偏转系统
[0428]
220 多孔径校正器
[0429]
222 第二偏转系统
[0430]
300 带电粒子多小射束产生器
[0431]
301 带电粒子源
[0432]
303 准直透镜
[0433]
305 初级多小射束形成单元
[0434]
306 主动多孔径板
[0435]
307 第一场透镜
[0436]
308 第二场透镜
[0437]
309 电子束
[0438]
311 初级电子小射束斑点
[0439]
321 中间图像表面
[0440]
350 第一偏转器
[0441]
351 第二偏转器
[0442]
390 光束转向多孔板
[0443]
400 分束器单元
[0444]
420 磁性元件
[0445]
500 样品台
[0446]
503 样品电压供应器
[0447]
601 扫描失真补偿器阵列
[0448]
602 远心像差扫描补偿器阵列
[0449]
641 电压结合器
[0450]
707 多光束扫描和图像获取方法
[0451]
710 配置步骤
[0452]
712 扫描程序的第一范例
[0453]
714 扫描程序的第二范例
[0454]
716 扫描程序的第三范例
[0455]
718 扫描同步控制步骤
[0456]
720 通用扫描处理步骤
[0457]
722 接收步骤
[0458]
724 扫描命令处理步骤
[0459]
726 顶点后处理步骤
[0460]
730 特定扫描偏转控制步骤
[0461]
732 转换步骤
[0462]
734 顶点后处理步骤
[0463]
736 da转换步骤
[0464]
738 偏移电压滤波步骤
[0465]
740 放大步骤
[0466]
742 集体偏转步骤
[0467]
744 选择控制信号
[0468]
748 模拟数据收集步骤
[0469]
750 图像数据获取步骤
[0470]
752 ad转换步骤
[0471]
754 数字图像数据选择
[0472]
756 数字图像数据定址和写入步骤
[0473]
758 并行读取和图像处理步骤
[0474]
760 时钟信号
[0475]
762 扫描程序
[0476]
764 单位扫描命令序列
[0477]
766 预补偿数字扫描命令序列
[0478]
768 同步控制命令
[0479]
770 数字驱动信号
[0480]
772 非线性电压信号
[0481]
774 驱动电压的放大序列
[0482]
776 数字校正驱动信号序列
[0483]
778 数字偏移量
[0484]
780 偏移电压
[0485]
782 滤波的偏移电压
[0486]
784 图像数据串流
[0487]
786 起伏电压串流
[0488]
788 数字传感器数据串流
[0489]
790 数字图像数据值串流
[0490]
792 多个图像像素数据
[0491]
800 控制单元
[0492]
804 扫描程序选择模组
[0493]
806 非易失性存储器
[0494]
810 图像数据获取单元
[0495]
812 图像拼接单元
[0496]
814 图像数据处理器和输出
[0497]
820 成像控制模组
[0498]
830 初级束路径控制模组
[0499]
925 电源供应单元
[0500]
930 扫描控制单元
[0501]
932 扫描产生器模组
[0502]
934 通用输入输出接口(gpio)
[0503]
936 放大器模组
[0504]
938 时钟
[0505]
940 转换和顶点后处理单元
[0506]
942 存储器和控制单元
[0507]
944 偏移dac
[0508]
946 扫描dac
[0509]
948 高压放大器
[0510]
950 辅助扫描系统
[0511]
960 扫描同步系统
[0512]
972 高压连接
[0513]
974 数字数据连接线
[0514]
1808 adc模组
[0515]
1810 记录器
[0516]
1812 获取模组(acq)
[0517]
1814 测试模式
[0518]
1816 帧捕获器存储器列
[0519]
1820 图像数据分类器
[0520]
1822 像素平均器
[0521]
1824 线平均器
[0522]
1826 像素定址和存储器分配单元